【正文】 產(chǎn)生新的研究和應(yīng)用領(lǐng)域：智能交通系統(tǒng)（ Intelligent Transportation System ） 。而車牌區(qū)域在整幅圖像中所占的比例較小，要從整幅圖像中定位車牌區(qū)域必然要在大量的背景信息中搜索，而且由于應(yīng)用的特殊性，要求快速、準(zhǔn)確地完成車牌定位。由于牌照是機(jī)動(dòng)車輛管理的唯一標(biāo)識(shí)符號(hào)，因此，車輛牌照識(shí)別系統(tǒng)的研究在機(jī)動(dòng)車管理方面具有十分重要的實(shí)際意義。利用灰度修正．濾波和圖像增強(qiáng)等 處理方法．較好地消除了圖像的噪音，提高了圖像質(zhì)量。它的研究主要涉及到模式識(shí)別、人工智能、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)字圖像處理等眾多學(xué)科領(lǐng)域。北京聯(lián)合大學(xué) 信息 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目： 基于 MATLAB 的車牌定位算法設(shè)計(jì) 姓 名： 林本存 學(xué) 號(hào)： 2022080403104 學(xué) 院： 信息學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 同 組 人： 指 導(dǎo) 教 師： 章學(xué)靜 協(xié)助指導(dǎo)教師： 2022 年 5 月 12 日 北京聯(lián)合 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘要 車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)是現(xiàn) 代智能交通管理的重要組成部分，可用于各級(jí)各類車輛管理場(chǎng)所。車牌的定位、分割更是該系統(tǒng)的關(guān)鍵，由于圖像場(chǎng)景的復(fù)雜性以及車牌位置和圖像質(zhì)量的不可預(yù)知性，牌照定位分割系統(tǒng)一直都未做到令人滿意，所以有必要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步 的研究。通過(guò)對(duì)車牌特征的研究，利用邊緣掃描方法實(shí)現(xiàn)車牌定位。 車牌定位就是在車輛圖像中定位牌照區(qū)域的位置。如果沒(méi)有高效率的搜索方法，就需要耗費(fèi)很多計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)空間。智能交通系統(tǒng)是以緩和道路堵塞和減少交通事故，提高交通利用者的方便、舒適為目的，利用交通信息系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)、定位系統(tǒng)和智能化分析與選線的交通系統(tǒng)的總稱。 IC 卡是一種集微電子技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，利用 IC 卡進(jìn)行車牌識(shí)別必須要在每輛汽車上安裝微型的電子信號(hào)接收和發(fā)射裝置即 IC 卡，當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)路口的檢測(cè)裝 置時(shí) IC 卡系統(tǒng)將與路口的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)話，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從而取得卡內(nèi)存儲(chǔ)的車輛信息，然而盡管 IC 卡技術(shù)識(shí)別準(zhǔn)確度高，運(yùn)行可靠并可全天候作業(yè)，但它的整套設(shè)備價(jià)格昂貴，硬件復(fù)雜，不適用于異地作業(yè)且須制定全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)．條形碼識(shí)別技術(shù)由于識(shí)別速度快、準(zhǔn)確度高以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于商品銷售、圖書館管理、倉(cāng)庫(kù)管理、郵政管理等眾多領(lǐng)域，將其用于汽車牌照識(shí)別方面也是一種新方法，但它同 IC 卡技術(shù)一樣須在全國(guó)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這給近期短時(shí)間內(nèi)推廣造成困難。為了解決圖像惡化的問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外北京聯(lián)合 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 的研究機(jī)構(gòu)或公司企業(yè)采取的辦法是采用主動(dòng)紅外照明攝像或使用特殊的傳感器來(lái)提高圖像的質(zhì)量，繼而提高識(shí)別率。 目前國(guó)內(nèi)做得 比較好是上海高德威公司的產(chǎn)品，另外中科院自動(dòng)化研究所漢王公司的“漢王眼”、亞洲視覺(jué)科技有限公司、深圳市吉通電子有限公司、中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部下屬的中智交通電子系統(tǒng)有限公司的產(chǎn)品都有不錯(cuò)的效果，另外國(guó)內(nèi)的許多大學(xué)都對(duì)車牌識(shí)別系統(tǒng)做了很多的研究。 車牌定位只是車牌識(shí)別系統(tǒng)中最重要的一步。 1 . 車牌識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 車輛牌照作為車輛的唯一身份標(biāo)識(shí)是智能交通系統(tǒng)中大量信息的來(lái)源和直接處理對(duì)象。 北京聯(lián)合 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 ( 3 ）機(jī)場(chǎng)、港口等出入口車輛管理 。 ( 7 ）道口檢查站車輛監(jiān)控。 LPR 系統(tǒng)應(yīng)用于這些系統(tǒng)，可以解決通緝車輛的自動(dòng)稽查問(wèn)題，停車場(chǎng)交通堵塞問(wèn)題，還可以防止因工作人員作弊造成的路橋卡口、高速公路、停車場(chǎng)應(yīng)收款的流失，同時(shí)能以最簡(jiǎn)單的方式完成交通部門的車輛交通信息聯(lián)網(wǎng)，解決數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化，模糊查詢的問(wèn)題，具體應(yīng)用可概括為： 1 ．車輛身份的識(shí)別 在 道路交通檢測(cè)部門，每天有大量的違規(guī)車輛（如闖紅燈、逆行、壓黃線等）圖片匯集，通常的人工識(shí)別車牌及輸入信息的方式，工作量大，易引起操作員的疲勞誤判，采用自動(dòng) LPR 系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)車輛牌照進(jìn)行識(shí)別處理，可減少大量人力、物力，減輕工作強(qiáng)度，顯著提高處理速度和效率。 3 ．在無(wú)人看守情況下車輛的出入 主要用于小區(qū)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)能在不停車狀態(tài)下自動(dòng)識(shí)別汽車牌照和車型的特點(diǎn)，在車輛經(jīng)過(guò)卡口的一瞬間，得到識(shí)別結(jié)果并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將識(shí)別出的車輛信息及入口信息傳送到各個(gè)出口。 由此可見， LPR 系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景。設(shè)計(jì)一個(gè) DSP 系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)用 MATLAB 實(shí)現(xiàn)的相同功能。接下來(lái)，就各部分的情況逐一介紹。 此次 算法的實(shí)現(xiàn)，采用的是由 Math Works 公司開發(fā)的 MATLAB 軟件，它功能強(qiáng)、效率高、簡(jiǎn)單易學(xué)，是當(dāng)今最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件之一，具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算與可視化功能和開放式擴(kuò)展環(huán)境。 北京聯(lián)合 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 三、 硬件 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中， 芯片用的是 TMS320VC5509A， FLASH 和 SDRAM 用到的為 AM29LV800 和 HY57V641620FTP。 （ 2） 電源 模塊： 為 DSP 芯片 提供電源。 、各模塊與 DSP 的接口設(shè)計(jì) 電源連接電路 圖 ：提供工作電壓 5V TMS320VC5509A TMS320VC5509A FLASH H JTAG 電源 SDRAM 北京聯(lián)合 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 ：電壓轉(zhuǎn)換電路 圖 ： TMS320VC5509ADSP 注：由于市場(chǎng)上的都為 5V 電壓，所以通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路（圖 3），將 5V 電壓轉(zhuǎn)換為 DSP 芯片需要的 + 和 +， DSP 芯片 5 7 13 12 2 4 898 號(hào)引腳接 + 電壓， 13 6 11 8 8 7 5 4 2 18 號(hào)引腳接 + 電壓。電平。 XF 為外部標(biāo)志引腳。 當(dāng)車輛到達(dá)觸發(fā)圖像采集單元時(shí)，系統(tǒng)采集 當(dāng)前的圖像。而實(shí)際拍攝的車輛圖像效果往往不理想，如受外界光線對(duì)車牌的不均勻反射、惡劣天氣的影響、攝像頭聚焦或后背焦沒(méi)有調(diào)整到位而形成的車輛圖像不清晰、所拍攝圖像中存在的噪聲干擾、所安裝的車牌不規(guī)范或車輛變形等等。由于圖像的退化，干擾導(dǎo)入彩色原始圖像 圖像預(yù)處理 灰度化處理 圖像邊緣檢測(cè) 形態(tài)學(xué)處理 車牌 定位 定位 北京聯(lián)合 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 了車牌信息的提取，所以為了改善退化了牌照?qǐng)D像的質(zhì)量，必須對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。根據(jù)車輛牌照預(yù)處理突出車牌部分信息的目的，常用的牌照預(yù)處理方法主要是圖像增強(qiáng)。濾波在頻域范圍內(nèi)主要有：低通濾波、高通濾波和同態(tài)濾波 f , l 。經(jīng)過(guò)低通濾波后的圖像，變得更模糊。卷積是將模板中的每個(gè)元素和對(duì)應(yīng)區(qū)域中的像素相乘，所有乘積之和作為區(qū)域中心像素的新值．由于濾波的目的是去除圖像的噪聲，所以，在圖像上面的變化，不是很明顯，所以本文只給出濾波前后圖像的直方圖統(tǒng)計(jì)，由此說(shuō)明本文采用濾波實(shí)現(xiàn)平滑直方圖的目的。 (2)圖像增強(qiáng) 由于車牌的邊框的特征必須明顯，后期的車牌特征才能很好的提取。 灰度修 正 通常采用直方圖修正法使圖像具有期望的灰度分布．水平方向?yàn)橄袼貧g度值，垂直方向?yàn)樵撓袼刂党霈F(xiàn)的數(shù)量，根據(jù)灰色 圖 像直方圖調(diào)整像素值的分布范圍，確保圖像亮度值均勻和平滑，同時(shí)如果直方圖中存在多個(gè)峰值，則按直方圖峰值計(jì)算其 限定閥值，然后進(jìn)行分段圖像處理，由此分離出背景和噪聲。因此，圖像灰度化后接下來(lái)要進(jìn)行灰度增強(qiáng)處理。本文認(rèn)為車牌字符區(qū)域是本文考察的重點(diǎn)，因此該部分作為圖像的前景區(qū)，將字符邊緣區(qū)域的值設(shè)為 1，其他的部分都看成是背景區(qū)，設(shè)為 0。經(jīng)過(guò)二值化處理后 ,前景和其他背景就由黑白兩種顏色分開，選擇不同的閾值會(huì)得到不同的分離結(jié)果。本文對(duì)圖像進(jìn)行水平邊緣檢測(cè)，有效地檢測(cè)出水平方向的邊緣像素，然后對(duì)檢測(cè)結(jié)果二值化處理，記錄邊緣點(diǎn)，然后對(duì)邊緣點(diǎn)按照從上到下，從左到右進(jìn)行掃描 (定義位 x 和 y 方向掃描 )，得到整個(gè)圖像的跳變點(diǎn)分布。如果每個(gè)像元位于一個(gè)物體的邊界上，則北京聯(lián)合 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 其鄰域像元灰度值變化比較大。圖像形態(tài)學(xué)處理中我們感興趣的主要是二值圖像。在圖像處理中用到的主要邏輯運(yùn)算是：與、或和非（求補(bǔ)），它們可以互相組合形成其他邏輯運(yùn)算。由于車牌被磨損或者掉色，車牌區(qū)域還可能出現(xiàn)孤點(diǎn)現(xiàn)象，需要對(duì)孤點(diǎn)進(jìn)行填充空洞處理，這樣達(dá)到使車牌區(qū)域連通的效果，最后得到一個(gè)完整連北京聯(lián)合 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 通的車牌區(qū)域 。 A 被B 膨脹是所有位移 z 的集合，這樣， 和 A 至少有一個(gè)元素是重疊的。 ② 腐蝕 對(duì) Z 中的集合 A 和 B， B 對(duì) A 進(jìn)行腐蝕的整個(gè)過(guò)程如下： 用結(jié)構(gòu)元素 B，掃描圖像 A 的每一個(gè)像素 ； 用結(jié)構(gòu)元素與其覆蓋的二值圖像做 “與 ”操作 ； 如果都為 1，結(jié)果圖像的該像素為 1。即原始圖像只剩下車體區(qū)域部分，車牌總是處于車體區(qū)域圖像的下方；