【正文】 論文）6首 先 對(duì) 待 識(shí) 別 字 符 進(jìn) 行 二 值 化 并 將 其 尺 寸 大 小 縮 放 為 字 符 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 中 模 板 的 大小 ， 然 后 與 所 有 的 模 板 進(jìn) 行 匹 配 ， 最 后 選 最 佳 匹 配 作 為 結(jié) 果 。 基 于 人 工 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 的 OCR 算 法 ： 一 種 方 法是 先 對(duì) 待 識(shí) 別 的 字 符 進(jìn) 行 特 征 提 取 ， 然 后 用 所 得 的 特 征 來(lái) 訓(xùn) 練 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 分 類器 ， 這 種 網(wǎng) 絡(luò) 的 識(shí) 別 效 果 與 字 符 特 征 的 提 取 有 關(guān) ， 而 字 符 特 征 的 提 取 往 往 比較 耗 時(shí) 。 支 持 向 量 機(jī) 在 避 免 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 的 局 部 極 值 方 面 具 有 優(yōu) 勢(shì) ， 同 時(shí) ， 它不 要 求 大 樣 本 訓(xùn) 練 。 經(jīng) 預(yù) 處 理 后 的 邊 緣 圖 像 ，根 據(jù) 車 牌 的 外 型 特 征 ， 用 數(shù) 學(xué) 形 態(tài) 學(xué) 定 位 車 牌 區(qū) 域 的 方 法 ， 完 成 了 仿 真 。采 集 所 得 原 始 圖 片 （ 車 牌 定 位 演 示 ） 如 圖 21 所 示 ?；?度 圖 是 只 含 亮 度 信 息 不 含 色 彩 信 息 的 圖 像 ， 其 中 亮 度 值 量 化 為 256 級(jí) 。 由 于 采 集 的 圖 像 是 彩 色 圖 像 ， 所 以 要 把 彩 色 圖 像 轉(zhuǎn) 化 為灰 度 圖 像 。 具 體 應(yīng) 用 中 采 用 何 種 T()， 需 要哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8根 據(jù) 變 換 的 要 求 而 定 。 在 車牌 識(shí) 別 中 對(duì) 車 牌 灰 度 圖 像 進(jìn) 行 二 值 化 的 方 法 有 主 要 有 全 局 動(dòng) 態(tài) 二 值 化 、 局 部自 適 應(yīng) 二 值 化 。 下 面 給 出 一 種 迭 代 式 閾 值 選 擇 算 法 ， 其 步 驟 如 下 ：① 選 擇 圖 像 灰 度 的 中 值 作 為 初 始 閾 值 T0 ；② 利 用 閾 值 T0 把 圖 像 分 割 成 兩 個(gè) 區(qū) 域 ——R1 和 R2， 用 式 （ 28） 計(jì) 算 區(qū)域 R1 和 R2 的 灰 度 均 值 ：21?、 （28）????1201 LTiiiTiiii n、③ 計(jì) 算 后 ， 用 式 （ 29） 計(jì) 算 出 新 的 閾 值 Ti+1：21 ?、 （29）)(211???i④ 重 復(fù) ② ~③ ， 直 到 Ti+1 和 Ti 的 差 小 于 某 個(gè) 給 定 值 。 因 此 這 種 方 法 是 閾 值 自 動(dòng) 選 取 的 較 優(yōu) 方 法 。Otsu 算 法 基 于 圖 像 像 素 的 灰 度 值 分 類 ， 按 照 使 類 間 方 差 與 類 內(nèi) 方 差 比 值最 大 的 原 則 獲 得 門(mén) 限 值 ， 使 目 標(biāo) 占 背 景 之 間 方 差 最 大 ， 即 找 出 使 兩 個(gè) 方 差 比的 最 大 的 閾 值 T， 這 種 算 法 具 有 以 下 優(yōu) 點(diǎn) ：2AB?① 算 法 的 實(shí) 現(xiàn) 簡(jiǎn) 單 ；② 基 于 圖 像 的 整 體 特 性 的 積 分 而 非 局 部 特 性 ；③ 可 推 廣 到 多 閾 值 的 分 割 方 法 ；④ 該 算 法 的 適 用 性 強(qiáng) 。 所 謂 邊 緣 (或 邊 沿 )是 指 其 周 圍 灰 度 有階 躍 變 化 或 “屋 頂 ”變 化 的 那 些 的 集 合 。邊 緣 是 一 個(gè) 區(qū) 域 的 結(jié) 束 ， 也 是 另 一 個(gè) 區(qū) 域 的 開(kāi) 始 ， 利 用 該 特 征 可 以 分 割 圖 像 。 不 同 的 是 一 階 導(dǎo) 數(shù) 認(rèn) 為 最 大 值 對(duì) 應(yīng)邊 緣 位 置 ， 而 二 階 導(dǎo) 數(shù) 則 以 過(guò) 零 點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 邊 緣 位 置 。 如 果 一 個(gè) 像 素 落 在 圖 像 中 某 一 個(gè) 物 體 的 邊 界 上 ， 那么 它 的 鄰 域 將 成 為 一 個(gè) 灰 度 級(jí) 的 變 化 帶 。 Roberts 算 子在 任 意 一 對(duì) 相 互 垂 直 方 向 上 的 差 分 可 以 看 成 求 梯 度 的 近 似 方 法 ， Roberts邊 緣 檢 測(cè) 算 子 利 用 該 原 理 ， 采 用 對(duì) 角 線 方 向 相 鄰 兩 像 素 之 差 代 替 梯 度 ， 即 （215）)1,(),???jifjifx ),1(),(jifjify???和 的 卷 積 算 子 為xfy： ： （216）xf??????10yf??????0梯 度 幅 度 值 近 似 為 或 （217）2),(yxfjiR??yxfjiR??),(通 過(guò) 差 分 可 以 求 得 Roberts 算 子 在 差 分 點(diǎn) 處 連 續(xù) 梯 度 幅 度)21,j的 近 似 值 。Sobel 邊 緣 檢 測(cè) 算 子 定 義 為 或 （218）2),(yxfji??},max{),(yfjiS?式中 （219）)]1,(),1(2),1([ ?????jifjifjiffx （220）)],(),(),([?jifjifjiffy與 其 他 梯 度 算 子 一 樣 ， 和 可 用 如 下 卷 積 模 板 描 述 ， 即xy： ： （221）xf???????102yf???????120Sobel 算 子 是 綜 合 圖 像 的 每 個(gè) 像 素 點(diǎn) 的 上 、 下 、 左 、 右 鄰 域 灰 度 的 加 權(quán) 和 ，接 近 模 板 中 心 的 權(quán) 值 較 大 。 LOG(Lap1ac1anofGuass1an)算 法拉 普 拉 斯 (LaPlacian)算 子 應(yīng) 用 二 階 微 分 運(yùn) 算 算 子 提 取 邊 緣 ， 定 義 為 :(222)????????????,14,xyfxyfxyfxfxyfxy????????哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14表 21 二階微分模板1 2 12 4 21 2 1拉 普 拉 斯 算 子 是 線 性 的 、 各 向 同 性 和 位 移 不 變 的 ， 但 不 能 提 供 邊 界 方 向信 息 。 但 是 與 Sobel 邊 緣 檢 測(cè) 算 子 一 樣 ， 它 檢 測(cè) 出 得 邊 緣 比 較 粗 ， 定 位 精 度 比較 低 ， 容 易 損 失 如 角 點(diǎn) 這 樣 的 邊 緣 信 息 。Sobel 算 子 和 Prewitt 算 子 ： 都 是 對(duì) 圖 像 先 作 加 權(quán) 平 滑 處 理 ， 然 后 再 作 微分 運(yùn) 算 ， 所 不 同 的 是 平 滑 部 分 的 權(quán) 值 有 些 差 異 ， 因 此 對(duì) 噪 聲 具 有 一 定 的 抑 制能 力 ， 但 不 能 完 全 排 除 檢 測(cè) 結(jié) 果 中 出 現(xiàn) 的 虛 假 邊 緣 。Canny 算 子 ： 雖 然 基 于 優(yōu) 化 思 想 推 導(dǎo) 出 的 邊 緣 檢 測(cè) 算 子 ， 但 實(shí) 際 效 果 并不 一 定 最 優(yōu) ， 原 因 在 于 理 論 和 實(shí) 際 有 許 多 不 一 樣 的 地 方 。 Sobel 算 子 有 兩 個(gè) ， 一 個(gè) 是 檢 測(cè) 水 平 邊 沿的 ； 另 一 個(gè) 是 檢 測(cè) 垂 直 邊 沿 的 。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18圖 25 邊 緣 檢 測(cè) 后 的 圖 像由 Sobel 邊 緣 算 子 處 理 過(guò) 的 圖 片 可 以 看 出 ， 車 牌 區(qū) 域 的 特 征 非 常 明 顯 。本章小結(jié)本 章 主 要 對(duì) 車 牌 定 位 的 圖 像 預(yù) 處 理 進(jìn) 行 了 一 個(gè) 簡(jiǎn) 單 的 說(shuō) 明 ， 其 中 重 點(diǎn) 介紹 了 一 下 圖 像 預(yù) 處 理 中 的 圖 像 灰 度 化 、 圖 像 的 邊 緣 檢 測(cè) 、 灰 度 圖 像 的 二 值 化等 主 要 內(nèi) 容 ， 還 簡(jiǎn) 要 介 紹 了 一 些 算 法 。數(shù) 學(xué) 形 態(tài) 學(xué) 是 一 門(mén) 建 立 在 嚴(yán) 格 數(shù) 學(xué) 理 論 基 礎(chǔ) 上 的 學(xué) 科 ， 所 用 語(yǔ) 言 是 集 合論 ， 其 基 本 思 想 和 方 法 對(duì) 圖 像 處 理 的 理 論 和 技 術(shù) 產(chǎn) 生 了 重 大 影 響 。數(shù) 學(xué) 形 態(tài) 學(xué) 是 由 一 組 形 態(tài) 學(xué) 的 代 數(shù) 運(yùn) 算 子 組 成 的 ， 它 的 基 本 運(yùn) 算 有 4 個(gè) ：膨 脹 （ 或 擴(kuò) 張 ） 、 腐 蝕 （ 或 侵 蝕 ） 、 開(kāi) 啟 和 閉 合 ， 它 們 在 二 值 圖 像 和 灰 度 圖 像哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20中 各 有 特 點(diǎn) 。 作 為探 針 的 結(jié) 構(gòu) 元 素 ， 可 直 接 攜 帶 知 識(shí) （ 形 態(tài) 、 大 小 、 甚 至 加 入 灰 度 和 色 度 信 息 ）來(lái) 探 測(cè) 、 研 究 圖 像 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 。 目 前 ， 有 關(guān) 數(shù) 學(xué) 形 態(tài) 學(xué) 的 技 術(shù) 和 應(yīng) 用正 在 不 斷 地 研 究 和 發(fā) 展 。 二 值 形 態(tài) 學(xué) 中 的 形 態(tài) 變 換 是 針 對(duì) 集 合 的 處 理 。 腐 蝕 和 膨 脹腐 蝕 和 膨 脹 是 最 基 本 的 形 態(tài) 學(xué) 運(yùn) 算 ， 他 們 互 為 對(duì) 偶 關(guān) 系 。將 一 個(gè) 集 合 A 平 移 距 離 x 可 以 表 示 為 A+x， 其 定 義 為 ： (31){:}a???從 幾 何 上 看 ， A+x 表 示 A 沿 矢 量 x 平 移 了 一 段 距 離 。 如 果 將 B 看 作 模 板 ， 那 樣 ， AΘB 則 由 在 平 移 模 板 的 過(guò)程 中 ， 所 有 可 以 填 入 A 內(nèi) 部 的 模 板 的 原 點(diǎn) 組 成 。圖 31 腐 蝕 類 似 于 收 縮腐 蝕 除 了 可 以 用 填 充 形 式 的 方 程 表 示 外 ， 還 有 一 個(gè) 重 要 的 表 達(dá) 形 式 ： (33){:}ABbB?????這 里 ， 腐 蝕 可 以 通 過(guò) 將 輸 入 圖 像 平 移 b（ b 屬 于 結(jié) 構(gòu) 元 素 ） ， 并 計(jì) 算 所 有平 移 的 交 集 而 得 到 。得 到 B， 再 利 用 B 對(duì) Ac 進(jìn) 行 腐 蝕 。 與 腐 蝕 相 應(yīng) ， 膨 脹 也 可 以 表示 為 ： (35){:}AbB?????因 此 膨 脹 可 以 通 過(guò) 對(duì) 相 對(duì) 結(jié) 構(gòu) 元 素 的 點(diǎn) 平 移 輸 入 圖 像 ， 然 后 將 其 取 并 得到 。 事 實(shí) 上 ， 就 是 先 作 腐 蝕 ， 后 作 膨脹 運(yùn) 算 的 結(jié) 果 。 閉 運(yùn) 算 可 以 融 合 窄 的 缺 口 和 細(xì) 長(zhǎng) 的 彎 口 ， 去 掉 小 洞 ， 填 補(bǔ) 輪廓 上 的 縫 隙 。 不 過(guò) ，不 當(dāng) 的 組 合 會(huì) 加 大 計(jì) 算 量 ， 所 以 對(duì) 于 有 實(shí) 時(shí) 性 要 求 的 圖 像 處 理 ， 在 滿 足 要 求的 前 提 下 組 合 的 越 精 煉 越 好 。 經(jīng) 過(guò) 二 值 化 和 邊緣 檢 測(cè) 后 的 車 牌 圖 像 中 ， 車 牌 區(qū) 域 特 征 得 到 了 加 強(qiáng) ， 但 同 時(shí) 也 加 強(qiáng) 了 背 景 中部 分 噪 聲 。 經(jīng) 過(guò) 對(duì) 大 量 車 牌 圖 像 的 分 析 ， 可 以 發(fā) 現(xiàn) ， 車 牌 特 征 可 以 分 為 宏 觀 整 體 特征 和 微 觀 紋 理 特 征 。 車 牌 的 基。 后 者 例 如 車 牌 區(qū) 域 內(nèi) 呈 規(guī) 則 的 縱 向 紋 理 變 化 ， 通 過(guò) 字 符 一維 灰 度 特 征 圖 可 反 映 出 來(lái) 。 對(duì) 通 過(guò) 處 理 的 車 牌 圖 像 采 用 數(shù) 學(xué) 形 態(tài) 學(xué) 的 方 法 進(jìn)行 定 位 ， 分 離 出 車 牌 部 分 的 圖 像 。 由 于 實(shí) 時(shí) 性 要 求 ， 本 文 中 僅 采 用 3X3 結(jié) 構(gòu) 元 素 對(duì) 整 個(gè) 圖 像 進(jìn) 行 了 膨 脹 處理 ， 使 車 牌 區(qū) 域 的 色 素 更 為 稠 密 ， 有 效 地 增 強(qiáng) 目 標(biāo) 區(qū) 域 的 內(nèi) 連 通 性 ， 消 除 細(xì)小 的 間 隙 ， 加 大 目 標(biāo) 區(qū) 的 色 素 密 度 ， 有 利 于 提 高 窗 口 搜 索 時(shí) 的 命 中 率 。 如 二值 圖 像 噪 聲 濾 除 、 邊 界 提 取 、 區(qū) 域 填 充 、 區(qū) 域 骨 架 提 取 等 。 利 用 圖 像 B 對(duì) 圖像 A 作 閉 運(yùn) 算 表 示 為 A 用 符 號(hào) AoB表 示 ， 其 定 義 為 ： (36)()A????與 之 等 效 的 另 一 種 表 示 為 ： （3{:}x???7）這 個(gè) 方 程 表 明 ， 開(kāi) 運(yùn) 算 可 以 通 過(guò) 計(jì) 算 所 有 可 以 填 入 圖 像 內(nèi) 部 的 結(jié) 構(gòu) 元 素平 移 的 并 求 得 。因 為 膨 脹 是 利 用 結(jié) 構(gòu) 元 素 對(duì) 圖 像 補(bǔ) 集 進(jìn) 行 填 充 ， 因 而 它 表 示 對(duì) 圖 像 外 部 作 濾波 處 理 。 A 被 B 膨 脹 表示 為 A⊕ B， 其 定 義 為 ： (34)[()]ccABB???其 中 ， Ac 表 示 A 的 補(bǔ) 集 。 圖 中 結(jié) 構(gòu) 元 素 B 為 一 個(gè) 圓 盤(pán) 。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21集 合 A 被 集 合 B 腐 蝕 ， 表 示 為 AΘB， 其 定 義 為 ： (32){:}