【正文】 焦作大學畢業(yè)設計說明書 1 基于matlab的車牌識別系統(tǒng)的設計畢業(yè)論文目 錄1. 緒論 1 本課題的研究背景 1 本課題的研究目的及意義 2 國內(nèi)外發(fā)展狀況 3 主要應用領域 5 設計原理 62. MATLAB簡介 7 MATLAB發(fā)展歷史 7 MATLAB的語言特點 73．工作流程 9 系統(tǒng)框架結(jié)構和工作流程 94．各模塊的實現(xiàn) 11 11 11 11 12 14 15 16 17 17 18 19 字符的識別 195．實驗結(jié)果和分析 226．實驗總結(jié) 24致謝 25參考文獻 26程序附錄 27焦作大學畢業(yè)設計說明書 第 35 頁 共 39 頁第一章 緒論 本課題的研究背景現(xiàn)代社會已進入信息時代，隨著計算機技術、通信技術和計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，自動化信息處理能力和水平不斷提高，作為現(xiàn)代社會主要交通工具之一的汽車在人們的生產(chǎn)生活的各個領域得到大量使用，對他的信息進行自動采集和管理具有十分重要的意義，成為信息處理技術的一項重要研究課題。此外，智能交通系統(tǒng)，簡稱ITS（Intelligent Traffic System）已成為現(xiàn)代社會道路交通發(fā)展趨勢。只能交通系統(tǒng)，是在當代科學技術高速發(fā)展的背景下產(chǎn)生的。其目標在于將現(xiàn)金的計算機處理技術、數(shù)據(jù)通信技術、自動控制技術等綜合應用于地面交通管理體系，從而建立起一種高效、準確、實時的交通管理系統(tǒng)。公路交通基礎建設的不斷發(fā)展和車輛管理體制的不斷完善，為以視覺監(jiān)控為基礎的智能交通系統(tǒng)的實際應用打下了良好基礎。在智能交通系統(tǒng)中，車牌自動識別系統(tǒng)是一個非常重要的發(fā)展方向。車牌自動識別系統(tǒng)簡稱ALPRS或LPRS，該系統(tǒng)可以對車輛進行自動登記、驗證、監(jiān)視、報警。系統(tǒng)應用場合包括：高速公路，橋梁，隧道等收費管理系統(tǒng)。城市交通車輛管理，智能小區(qū)、智能停車場管理，車牌驗證，車流統(tǒng)計等。同時，汽車牌照自動識別的基本方法還可以應用到其他檢測和識別領域，所以車牌自動識別問題已成為現(xiàn)代交通工程領域中研究的重點和熱點問題之一。車牌識別系統(tǒng)是一項科技含量很高的多種技術結(jié)合的產(chǎn)品，主要有計算機視覺、數(shù)字圖像處理、數(shù)字視頻處理、模式識別等技術組成。也是智能交通系統(tǒng)的核心技術，產(chǎn)生于60年代。在80年代，由于城市交通問題日益嚴重，美國和歐洲許多國家投入了大量的人力和物力，建立了自動化高速公路網(wǎng)，安裝了攝像、雷達探測系統(tǒng)和光纖網(wǎng)絡，簡歷智能交通系統(tǒng)。在美國、歐洲、日本等發(fā)達國家的帶動下，世界各國也開始簡歷智能交通系統(tǒng)。由于公路車流量日益增大、道路交通日益擁擠，車輛管理相對越來越困難，因此各個發(fā)達國家和發(fā)展中國家都在積極建設適應未來交通運輸需求的智能交通系統(tǒng)。車牌號識別系統(tǒng)是基于圖像處理技術的基礎進行研究的。本課題圖像處理分為以下幾方面：其目的是將模擬形式的圖像通過數(shù)字化設備變?yōu)閿?shù)字計算機可用的離散的圖像數(shù)據(jù)。為了達到某種目的而對圖像使用一種數(shù)學技巧,經(jīng)過變換后的圖像更為方便、容易地處理和操作。圖像增強的主要目標是改善圖像的質(zhì)量。采用某些處理技術來突出圖像中的某些信息,削弱或消除某些無關信息,從而有目的地強調(diào)圖像的整體或局部特征，讓觀察者能看到更加直接、清晰的分析和處理圖像。直方圖修正、灰度變換、強化圖像輪廓等都是常用的手段。在圖像研究和應用中,人們往往僅對圖像的某些部分感興趣。它們一般對應圖像中待定的、具有獨特性質(zhì)的區(qū)域。圖像分割就是把圖像中需要的那一個部分分割出來。圖像分析的內(nèi)容分為特征提取、圖像分割、符號描述、和圖像的檢測與匹配。 本課題的研究目的及意義車牌識別系統(tǒng)的主要任務是分析和處理攝取到的復雜背景下的車輛圖像，定位分割牌照，最后自動識別汽車牌照上的字符，車牌識別是利用車輛牌照的唯一性來識別和統(tǒng)計車輛，它是以數(shù)字圖像處理、模式識別、計算機視覺等技術為基礎的智能識別系統(tǒng)。在現(xiàn)代化交通發(fā)展中車牌識別系統(tǒng)是制約交通系統(tǒng)智能化、現(xiàn)代化的重要因素，車牌識別系統(tǒng)應該能夠從一幅圖像中自動提取車輛圖像，自動分割牌照圖像，對字符進行正確識別，從而降低交通管理工作的復雜度。車牌識別系統(tǒng)將獲取的車輛圖像進行一系列的處理后，以字符串的形式輸出結(jié)果，這樣不但數(shù)據(jù)量小，便于存儲，操作起來也更容易，因此車牌識別系統(tǒng)的便捷性是人工車牌識別所不能比擬的，它蘊藏著很大的經(jīng)濟價值和發(fā)展空間，對車牌識別技術的研究是非常有的意義的。在車牌識別系統(tǒng)中最為重要的兩個技術是車牌定位和車牌字符識別，這兩個技術的好壞直接影響到整個車牌識別系統(tǒng)的實時性和準確性。國內(nèi)外己有不少學者對車牌定位技術做了大量的研究，但在實際的應用中還沒有一個有效可行的方法，如由于車輛抖動造成車牌圖像的歪斜、由于污跡和磨損造成車牌字符的模糊、由于光照不均造成車牌圖像的模糊等都會或多或少影響到車牌定位的準確度。針對以上實際情況，很多學者開始在鑒于車牌圖像本身特征的基礎上研究車牌定位技術，并先后提出了一些有效的定位方法，以減小種種主、客觀因素對車牌定位準確度的影響。然而智能交通的不斷發(fā)展使得對車牌定位系統(tǒng)有了更高的要求，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)的實時性和準確性。 車牌字符識別的實質(zhì)是對車牌上的漢字、字母和數(shù)字進行快速準確的識別并以字符串的形式輸出識別結(jié)果，字符識別技術是整個車牌識別系統(tǒng)的關鍵。車牌識別系統(tǒng)與其它圖像識別系統(tǒng)相比較而言要復雜的多，在字符識別中，漢字識別是最難也是最關鍵的部分，很多國外較為成熟的車牌識別系統(tǒng)無法進入中國市場的原因就在于無法有效的識別漢字。此外，由于外界環(huán)境的影響，系統(tǒng)必須保證能夠在任何天氣情況下全天不間斷的正常工作。到目前為止，在眾多的車牌自動識別方法中還沒有一個可以達到理想的效果，因此對車牌識別技術的研究意義重大。 國內(nèi)外的發(fā)展狀況從20世紀90年代初，國外就已經(jīng)開始了對汽車牌照自動識別的研究，其主要途徑就是對車牌的圖像進行分析，自動提取車牌信息，確定汽車牌號。在各種應用中，有使用模糊數(shù)學理論也有用神經(jīng)元網(wǎng)絡的算法來識別車牌中的字符，但由于外界環(huán)境光線變化、光路中有灰塵、季節(jié)環(huán)境變化及車牌本身比較模糊等條件的影響，給車牌的識別帶來較大的困難。國外的相關研究有：(1)J Barroso提出的基于掃描行高頻分析的方法； (2) . Lancaster提出的類字符分析方法等。為了解決圖像惡化的問題，目前國內(nèi)外采用主動紅外照明攝像或使用特殊的傳感器來提高圖像的質(zhì)量，繼而提高識別率，但系統(tǒng)的投資成本過大，不適合普遍的推廣。 車牌識別系統(tǒng)中的兩個關鍵子系統(tǒng)是車牌定位系統(tǒng)和車牌字符識別系統(tǒng)。 關于車牌定位系統(tǒng)的研究，國內(nèi)外學者已經(jīng)作了大量的工作，但實際效果并不是很理想，比如車牌圖像的傾斜、車牌表面的污穢和磨損、光線的干擾等都是影響定位準確度的潛在因素。為此，近年來不少學者針對車牌本身的特點，車輛拍攝的不良現(xiàn)象及背景的復雜狀況，先后提出了許多有針對性的定位方法，將對車牌定位的準確率和實時性提出更高的要求。因而進一步加深車牌定位的研究是非常必要的。 車牌字符識別是在車牌準確定位的基礎上，對車牌上的漢字、字母、數(shù)字進行有效確認的過程，其中漢字識別是一個難點，許多國外的LPR系統(tǒng)也往往是因為漢字難以識別而無法打入中國市場，因而探尋好的方法解決字符的識別也是至關重要的。目前己有的方法很多，但其效果與實際的要求相差很遠，難以適應現(xiàn)代化交通系統(tǒng)高速度、快節(jié)奏的要求。因而對字符識別的進一步研究也同樣具有緊迫性和必要性。 從實用產(chǎn)品來看，如以色列的HiTech公司研制的多種See/Car system，適應于幾個不同國家的車牌識別，就針對中國格式車牌的See/Car syste而言，它不能識別漢字，且識別率有待提高。新加坡Optasia公司的VLPRS產(chǎn)品，適合于新加坡的車牌，另外日本、加拿大、德國、意大利、英國等西方發(fā)達國家都有適合于本國車牌的識別系統(tǒng)。 我國的實際情況有所不同，國外的實際拍攝條件比較理想，車牌比較規(guī)范統(tǒng)一，而我國車牌規(guī)范不夠，不同汽車類型有不同的規(guī)格、大小和顏色，所以車牌的顏色多，且位數(shù)不統(tǒng)一，對處理造成了一定的困難。在待處理的車牌圖像中就有小功率汽車使用的藍底白字牌照，大功率汽車所用的黃底黑字牌照，軍車和警車的白底黑字，紅字牌照，還有國外駐華機構的黑底白字牌照等。就位數(shù)而言，有七位數(shù)字的，有武警車九位數(shù)字的，有軍車、前兩位字符上下排列的等，所以也造成了處理的難度。 國內(nèi)做得較好的產(chǎn)品主要是中科院自動化研究所漢王公司的“漢王眼”，此外國內(nèi)的亞洲視覺科技有限公司、深圳市吉通電子有限公司、中智交通電子系統(tǒng)有限公司等都有自己的產(chǎn)品，另外西安交通大學的圖像處理與識別研究室、上海交通大學的計算機科學與工程系、清華大學、浙江大學等都做過類似的研究。通常處理時為了提高系統(tǒng)的識別率，都采用了一些硬件的探測器和其他的輔助設備如紅外照明等，其中“漢王眼”就 是采用主動紅外照明和光學濾波器來減弱可見光的不可控制影響，減少惡劣氣候和汽車大小燈光的影響，另外還要求在高速公路管理窗口到“漢王眼”識別點埋設兩條線路管 道，一條管道鋪設220伏50赫茲1安培的交流供電線路:另一條管道鋪設觸發(fā)信號線路和漢王眼與管理計算機的通訊線路，投資巨大，不適合于大面積的推廣。 另外，還有兩種專門的技術被用于車牌的識別中，條形碼識別技術和無線射頻技術。條形碼識別要求預先在車身上印刷條形碼，在系統(tǒng)的某一固定位置上安裝掃描設備，通過掃描來讀取條形碼，以達到識別車輛的目的。無線射頻技術要求在車內(nèi)安裝標示卡，在系統(tǒng)某一位置安裝收發(fā)器等裝置，通過收發(fā)器來接受標示卡的信號，從而識別出經(jīng)過的車輛。顯然，這兩種技術更難以推廣。 從目前一些產(chǎn)品的性能指標可以看出，車牌識別系統(tǒng)的識別率和識別速度有待提高?，F(xiàn)代交通的飛速發(fā)展以及車牌識別系統(tǒng)應用范圍的日益拓寬給車牌識別系統(tǒng)提出了更高的要求。因此，研究高速、準確的定位與識別算法是當前的主要任務，而圖像處理技術的發(fā)展與攝像設備、計算機性能的提高都會促進車牌識別技術的發(fā)展，提高車牌識別系統(tǒng)的性能。 主要應用領域車牌自動識別系統(tǒng)具有廣泛的應用范圍，主要應用于：(1)高速公路收費、監(jiān)控管理；(2)小區(qū)、停車場管理；(3)城市道路監(jiān)控、違章管理；(4)車牌登錄、驗證；(5)車流統(tǒng)計、安全管理等。車牌自動識別系統(tǒng)應用于這些系統(tǒng)，可以解決通緝車輛的自動稽查問題，可以解決車流高峰期因出入口車流瓶頸造成的路橋卡口、停車場交通堵塞問題，可以解決因工作人員作弊造成的路橋卡口、高速公路、停車場應收款流失的問題，還可以以最簡單的方式完成交通部門的車輛信息聯(lián)網(wǎng)，解決數(shù)據(jù)統(tǒng)計自動化，模糊查詢的問題。車牌自動識別系統(tǒng)可安裝于公路收費站、停車場、十字路口等交通關卡處，其具體應用可概括為： (l)交通監(jiān)控利用車牌識別系統(tǒng)的攝像設備，可以直接監(jiān)視相應路段的交通狀況，獲得車輛密度、隊長、排隊規(guī)模等交通信息，防范和觀察交通事故。它還可以同雷達測速器或其他的檢測器配合使用，以檢測違犯限速值的車輛。當發(fā)現(xiàn)車輛超速時，攝像機獲取該車的圖像，并得到該車的牌照號碼，然后給該車超速的警告信號。 (2)交通流控制指標參量的測量，為達到交通流控制的目標，一些交通流指標的測量相當重要。該系統(tǒng)能夠測量和統(tǒng)計很多交通流指標參數(shù)，如總的服務流率，總行程時間，總的流入量流出量，車型及車流組成，日車流量，小時/分鐘車流量，車流高峰時間段，平均車速，車輛密度等。這也為交通誘導系統(tǒng)提供必要的交通流信息。 (3)高速公路上的事故自動測報這是由于該系統(tǒng)能夠監(jiān)視道路情況和測量交通流量指標，能及時發(fā)現(xiàn)超速、堵車、排隊、事故等交通異?，F(xiàn)象。 (4)對養(yǎng)路費交納、安全檢查、運營管理實行不停車檢查根據(jù)識別出的