【正文】 度 。 那 么在 眾 多 的 邊 緣 算 子 中 如 何 選 擇 是 本 系 統(tǒng) 研 究 的 一 個(gè) 重 點(diǎn) ， 下 面 將 對(duì) 各 種 算 子進(jìn) 行 比 較 和 論 證 。(3)小 波 多 尺 度 邊 緣 檢 測(cè) 。 一 階 微 分 圖 像 的 峰 處 就 是 圖 像 的 邊 緣 點(diǎn) ， 同 樣 的 由 導(dǎo) 數(shù) 相 關(guān) 知 識(shí)可 知 ， 邊 緣 點(diǎn) 存 在 于 二 階 微 分 圖 像 的 零 點(diǎn) 處 。 邊 緣 檢 測(cè) 方 法因 為 灰 度 變 化 是 圖 像 物 體 中 的 邊 緣 主 要 表 現(xiàn) ， 所 以 ， 邊 緣 檢 測(cè) 的 基 本 原 理 是檢 測(cè) 圖 像 灰 度 的 不 連 續(xù) 性 的 地 方 。 邊緣檢測(cè) 邊 緣 檢 測(cè) 概 述邊 緣 是 圖 像 分 析 的 重 要 依 據(jù) ， 是 圖 像 局 部 亮 度 變 化 最 顯 著 的 部 分 ， 是 物體 邊 緣 分 界 的 地 方 ， 是 由 于 圖 像 局 部 特 征 的 間 斷 性 而 產(chǎn) 生 的 。)。subplot(3,3,3)。、圖 38 Otsu 方法流程圖開(kāi) 始讀入灰度圖像 I求 的范圍t記錄 對(duì)應(yīng)的 g求 時(shí) 的取值)max(ttjif?),(0),(?jib1),(?jib顯示二值圖像N N圖41車(chē)牌上下定位流程圖 Y結(jié) 束對(duì) 于 車(chē) 牌 圖 像 ， 其 本 身 的 對(duì) 象 和 背 景 灰 度 差 距 比 較 大 ， 灰 度 直 方 圖 有 明 顯 的雙 峰 現(xiàn) 象 ， 在 經(jīng) 過(guò) 圖 像 增 強(qiáng) 處 理 以 后 ， 這 一 特 點(diǎn) 更 為 明 顯 。 記 為 灰 度 值 取 k 的 頻 率 ， 則 有 ：),(jif],0[?mkp (314)??kjifN),(1)(假 設(shè) 用 灰 度 值 t 為 閾 值 分 割 出 的 對(duì) 象 與 背 景 分 別 為 ： 和}),({tjif?南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 16 ， 于 是 對(duì) 象 部 分 比 例 ：}),({tjif?， (315)???tip0)()(?對(duì) 象 部 分 點(diǎn) 數(shù) ： (316)?tipMN0)( )(背 景 部 分 比 例 ： (317)????11)()(mit?背 景 部 分 點(diǎn) 數(shù) ： (318)???11)()(itPN對(duì) 象 均 值 ： (319)???titpt00)(/)(?背 景 均 值 ： (320)???111 )(/)(mit t?總 均 值 ： (321))()(10t?????運(yùn) 用 大 津 法 求 取 最 佳 閾 值 g 的 公 式 為 ： (322)]()[ 21201mt0 ???? tttMaxArg其 中 表 示 對(duì) 象 值 ， 為 對(duì) 應(yīng) 的 概 率 ， 表 示 背 景 值 ， 為 其)(0t? )(0t?對(duì) 應(yīng) 的 概 率 ， 為 總 均 值 ， 根 據(jù) 方 差 的 定 義 即 得 式 322。 從 最 小 灰 度 值 到 最 大 灰 度 值 遍 歷 ， 當(dāng) 使 得 值)()(10tt???? t 最 大 時(shí) 即 為 分 割 的 最 佳 閾 值 。Otsu 提 出 了 最 大 類(lèi) 間 方 差 法 (有 時(shí) 也 稱(chēng) 之 為 大 津 法 )， 該 算 法 是 通 過(guò) 方 差 最大 化 來(lái) 分 割 圖 像 的 ， 假 設(shè) 閾 值 將 圖 像 分 割 成 對(duì) 象 和 背 景 兩 部 分 ， 因 為 方 差 是灰 度 分 布 均 勻 性 的 一 種 度 量 ， 如 果 構(gòu) 成 圖 像 的 兩 部 分 差 別 越 大 ， 那 么 方 差 值越 大 ， 圖 像 的 分 割 效 果 越 好 ， 如 果 差 別 越 小 ， 圖 像 分 割 效 果 越 差 。 因 此 局 部 閾 值 法 能 夠 比 較 準(zhǔn) 確 地 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 象 和 圖 像 的 分 離 ， 但 仍 然 存 在一 些 缺 點(diǎn) ， 如 圖 像 分 割 偶 然 性 大 ， 易 出 錯(cuò) ， 易 出 現(xiàn) 偽 影 現(xiàn) 象 ， 同 時(shí) 計(jì) 算 量 大 ，速 度 慢 。圖 像 二 值 變 換 的 原 理 是 通 過(guò) 確 定 恰 當(dāng) 的 閾 值 來(lái) 分 割 對(duì) 象 與 背 景 ， 并 且 要 確保 變 換 后 的 圖 像 不 丟 失 原 來(lái) 圖 像 的 形 狀 信 息 ， 不 產(chǎn) 生 額 外 的 空 缺 。 MATLAB 軟件 中 用 于 維 納 濾 波 的 函 數(shù) 為 Wiener2 函 數(shù) ， 其 采 用 的 是 基 于 像 素 的 局 部 均 值 與方 差 的 算 法 ： (39)?????2,12),(naMN (310),221???式 310 中 是 圖 像 中 每 個(gè) 像 素 的 n1*n2 鄰 域 ， 然 后 對(duì) 每 一 個(gè) 像 素 利 用 濾 波?南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 14 器 估 計(jì) 出 其 灰 度 值 ： （ v2 是 圖 像 中 噪 聲 的 方 差 ） (311) ),(),( 21221 ??????navnb基 于 維 納 濾 波 的 巨 大 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 本 系 統(tǒng) 所 用 的 即 為 維 納 濾 波 ， 在 對(duì) 濾 波 后 的 灰度 圖 像 進(jìn) 行 較 好 的 二 值 化 處 理 。 如 S 為 3X3 鄰 域 ， 點(diǎn) (m,n)位 于 S 中 心 ， 則 (38)??????1),(9,ji jnifyxf(2)中 值 濾 波 法由 于 鄰 域 平 均 法 會(huì) 使 圖 像 中 的 細(xì) 節(jié) 變 得 模 糊 ， 而 中 值 濾 波 不 僅 能 消 除 噪 聲 還會(huì) 防 止 細(xì) 節(jié) 變 的 模 糊 ， 中 值 濾 波 是 一 種 非 線(xiàn) 性 濾 波 ， 簡(jiǎn) 單 的 說(shuō) 就 是 取 所 有 像 素的 中 間 值 ， 圖 像 濾 波 后 所 得 到 的 結(jié) 果 即 為 圖 像 中 所 有 像 素 灰 度 的 中 值 ， 它 是通 過(guò) 減 少 圖 像 中 某 一 鄰 域 內(nèi) 的 像 素 灰 度 值 的 差 別 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 濾 波 的 。MATLAB 中 J = histeq(I, n)函 數(shù) 可 以 對(duì) 直 方 圖 進(jìn) 行 均 衡 化 的 操 作 ， n 為 均衡 化 后 的 級(jí) 數(shù) ， 本 文 中 所 用 的 缺 省 值 256， 圖 35 和 圖 36 為 直 方 圖 均 衡 化 前后 對(duì) 比 圖 。 在 [0,1]的 區(qū) 間 任 意 取 一 個(gè) r 值 ， 都 對(duì) 應(yīng) 著 一 個(gè) s 值 ， 且 s=T(r)， T(r)為 變換 函 數(shù) 。直 方 圖 表 示 灰 度 級(jí) 出 現(xiàn) 的 頻 率 ， 其 對(duì) 應(yīng) 的 公 式 是 式 子 （ 36）P(r)=nr/N (36)式 （ 36） 中 nr 表 示 灰 度 級(jí) 為 r 的 像 素 個(gè) 數(shù) ， N 表 示 整 幅 圖 像 的 像 素 個(gè) 數(shù) 。g(x,y)=T[f(x,y)] (34)圖 33 灰 度 拉 伸 曲 線(xiàn)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 11 式 (34)中 f(x,y)為 點(diǎn) (x,y)的 灰 度 ， T 為 映 射 函 數(shù) ， g(x,y)為 變 換 后 的 灰 度 。 首 先 利 用 傅 里 葉 變 換 將 圖 像變 換 到 頻 率 域 ， 然 后 對(duì) 頻 譜 進(jìn) 行 運(yùn) 算 處 理 ， 然 后 再 進(jìn) 行 逆 變 換 返 回 到 空 間 域 ，得 到 增 強(qiáng) 的 圖 像 。 (a) 車(chē) 輛 RGB 彩 色 圖 像 (b) 車(chē) 輛 灰 度 圖圖 32 汽 車(chē) 灰 度 化 前 后 圖 像 車(chē)輛圖像增強(qiáng)由 于 各 種 客 觀 因 素 的 作 用 ， 例 如 光 照 、 天 氣 、 拍 照 設(shè) 備 等 影 響 導(dǎo) 致 車(chē) 輛 圖 像的 質(zhì) 量 比 較 低 ， 為 了 得 到 更 好 的 處 理 效 果 ， 往 往 首 先 對(duì) 圖 像 進(jìn) 行 圖 像 增 強(qiáng) ， 即將 圖 像 轉(zhuǎn) 換 成 更 易 被 處 理 的 形 式 ， 以 便 從 圖 像 中 獲 取 更 有 用 的 信 息 ， 圖 像 增強(qiáng) 技 術(shù) 廣 泛 的 應(yīng) 用 于 圖 像 處 理 領(lǐng) 域 。灰 度 顏 色 中 的 分 量 R=G=B， 它 們 的 取 值 叫 做 灰 度 值 。 一 般 先 將 各 種 圖 像 轉(zhuǎn) 變 成 灰 度 圖 像 ，然 后 進(jìn) 行 圖 像 處 理 ， 因 為 灰 度 圖 像 是 一 種 特 殊 的 彩 色 圖 像 ， 它 的 R、 G、 B 三個(gè) 分 量 是 完 全 一 樣 的 ， 每 一 個(gè) 像 素 點(diǎn) 的 變 化 范 圍 就 減 少 為 255 種 ， 這 樣 ， 圖像 處 理 的 計(jì) 算 量 就 變 得 比 較 少 ， 從 而 節(jié) 省 處 理 時(shí) 間 和 處 理 成 本 。強(qiáng) 度 也 稱(chēng) 之 為 亮 度 ， 它 表 示 一 種 強(qiáng) 弱 程 度 ， 即 人 眼 感 受 到 彩 色 光 的 顏 色 的 強(qiáng)弱 程 度 ， 是 由 彩 色 光 的 能 量 決 定 的 ， 與 能 量 呈 現(xiàn) 正 相 關(guān) 。色 調(diào) 表 示 顏 色 ， 顏 色 按 波 長(zhǎng) 可 以 分 為 紅 橙 黃 綠 青 藍(lán) 紫 。RGB 被 稱(chēng) 為 三 基 色 是 因 為 R(紅 )、 G(綠 )、 B(藍(lán) )三 種 顏 色 的 光 按 不 同 比 例混 合 可 以 形 成 自 然 界 任 何 色 彩 的 光 ， 所 以 ， 任 意 光 的 組 成 在 數(shù) 學(xué) 形 式 上 是R、 G、 B 三 種 分 量 百 分 比 的 和 。(5)GUI 界 面 設(shè) 計(jì) 如 圖 21 所 示 。 本文的 GUI 界面設(shè)計(jì) (1)在 查 閱 有 關(guān) 書(shū) 籍 和 資 料 的 基 礎(chǔ) 上 ， 熟 悉 MATLAB 的 使 用 方 法 ， 開(kāi) 始 設(shè)計(jì) GUI 界 面 。 本 系 統(tǒng) 主 要 包 括 車(chē) 牌 灰 度 化 、圖 像 增 強(qiáng) 、 邊 緣 檢 測(cè) 、 車(chē) 牌 定 位 、 車(chē) 牌 預(yù) 處 理 、 分 割 車(chē) 牌 、 字 符 分 割 、 字 符 識(shí)別 等 部 分 ， 其 主 要 結(jié) 構(gòu) 圖 如 圖 12 所 示 。圖 11 帶有紅色通道柱狀圖的圖像 車(chē)輛源圖像車(chē) 輛 圖 像 是 本 系 統(tǒng) 中 最 為 基 礎(chǔ) 的 物 質(zhì) 材 料 ， 因 此 它 也 是 車(chē) 輛 識(shí) 別 系 統(tǒng) 中 最 重要 的 ， 車(chē) 輛 圖 像 的 質(zhì) 量 關(guān) 系 著 最 后 的 識(shí) 別 結(jié) 果 ， 圖 像 的 質(zhì) 量 由 許 多 因 素 決 定 的 ，拍 照 設(shè) 備 的 性 能 ， 光 照 是 否 充 分 ， 天 氣 是 否 晴 朗 等 因 素 均 能 造 成 車(chē) 牌 圖 像 的模 糊 ， 拍 照 位 置 是 否 恰 當(dāng) 、 路 面 是 否 平 整 、 汽 車(chē) 是 否 正 對(duì) 攝 像 設(shè) 備 等 因 素 造成 了 車(chē) 牌 圖 像 的 傾 斜 ， 總 之 車(chē) 輛 圖 像 必 須 經(jīng) 過(guò) 適 當(dāng) 的 處 理 ， 轉(zhuǎn) 化 成 易 于 識(shí) 別 的形 式 。 MATLAB 圖像處理工具箱簡(jiǎn)介MATLAB 中 的 Image Processing Toolbox?（ 圖 像 處 理 工 具 箱 ） ， 提 供 許 多的 圖 形 工 具 和 標(biāo) 準(zhǔn) 圖 像 處 理 函 數(shù) ， 主 要 用 于 進(jìn) 行 圖 像 分 析 、 識(shí) 別 、 可 視 化 等處 理 ， 本 文 中 的 圖 像 處 理 方 法 均 是 參 照 MATLAB 中 標(biāo) 準(zhǔn) 圖 像 處 理 函 數(shù) 而 設(shè) 計(jì) 和編 寫(xiě) 程 序 的 ， 因 此 得 到 較 好 的 圖 像 處 理 效 果 。第五部分是對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試，通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性，本系統(tǒng)完成了此次設(shè)計(jì)的目標(biāo)，可以參加答辯。第一部分是系統(tǒng)界面的實(shí)現(xiàn)，主要介紹了系統(tǒng)界面的功能和作用，以及本系統(tǒng)的界面。車(chē) 牌 識(shí) 別 技 術(shù) 廣 泛 地 運(yùn) 用 于 交 通 監(jiān) 控 和 管 理 領(lǐng) 域 ， 可 以 這 樣 說(shuō) ， 凡 是 需 要車(chē) 輛 監(jiān) 控 的 地 方 都 需 要 車(chē) 牌 識(shí) 別 技 術(shù) ， 例 如 收 費(fèi) 站 、 停 車(chē) 場(chǎng) 、 交 通 路 口 等 地 方 ，它 可 以 解 決 例 如 違 章 罰 款 、 社 會(huì) 治 安 、 信 息 查 詢(xún) 等 方 面 的 問(wèn) 題 ， 為 社 會(huì) 和 諧 健康 的 發(fā) 展 做 出 巨 大 的 貢 獻(xiàn) 。 車(chē) 牌 識(shí) 別 系統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 運(yùn) 用 了 許 許 多 多 的 知 識(shí) ， 但 核 心 均 是 基 于 圖 像 處 理 方 面 的 相 關(guān) 原 理 對(duì) 車(chē)牌 圖 像 進(jìn) 行 相 應(yīng) 的 處 理 ， 處 理 過(guò) 程 主 要 包 括 灰 度 化 、 圖 像 增 強(qiáng) 、 二 值 化 、 邊 緣檢 測(cè) 、 圖 像 分 割 、 圖 像 對(duì) 比 等 部 分 。車(chē) 牌 識(shí) 別 系 統(tǒng) 可 以 廣 泛 應(yīng) 用 在 高 速 公 路 自 動(dòng) 收 費(fèi) 、 小 區(qū)