【正文】 ............. 15 圖像預(yù)處理 ................................................................................................................ 15 車牌定位 .................................................................................................................... 17 傾斜校正 .................................................................................................................... 18 字符分割 .................................................................................................................... 19 字符識(shí)別 .................................................................................................................... 20 字符識(shí)別流程概述 ............................................................................................. 20 本文 字符識(shí)別流程 ............................................................................................. 22 第 5 章 車牌識(shí)別系統(tǒng)在 MATLAB 工具下的實(shí)現(xiàn) ........................................... 28 實(shí)驗(yàn)環(huán)境 .................................................................................................................... 28 平臺(tái)搭建 .................................................................................................................... 28 識(shí)別過(guò)程 .................................................................................................................... 29 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析 ........................................................................................................ 34 第 6 章 總結(jié)與展望 ...................................................................................................... 36 總結(jié) ........................................................................................................................... 36 展望 ........................................................................................................................... 37 致謝 .................................................................................................................................... 39 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 40 附錄 .................................................................................................................................... 41 1 第 1 章 緒論 隨著各省市高速公路的不斷建設(shè)，基本上建成了大小規(guī)模不等的聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)中，都面臨了一個(gè)共同的問(wèn)題 —— 車輛行駛路徑的識(shí)別。對(duì)車牌定位采用了一種基于灰度圖像求取卷積能量極值區(qū)域的車牌定位方法。所以說(shuō)解決多路徑識(shí)別問(wèn)題在完善高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。License plate identification。 多路徑識(shí)別主要解決高速公路通行費(fèi)的合理收取以及通行費(fèi)的準(zhǔn)確拆分問(wèn)題。它具有以下特點(diǎn)： 1．友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境 2 MATLAB 由一系列工具組成。新版本的MATLAB 語(yǔ)言是基于最為流行的 C＋＋ 語(yǔ)言基礎(chǔ)上的，因此語(yǔ)法特征與 C＋＋ 語(yǔ)言極為相似，而且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。 MATLAB 的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。 5．應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 MATLAB 對(duì)許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。 （包括用戶界面） 在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個(gè)文件和圖形窗口；在編程 方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對(duì)性對(duì)起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向 Excel 和 HDF5 進(jìn)行連接。本章介紹了 多路徑識(shí)別 理論的歷史、發(fā)展 、國(guó)外各國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀 及 立足我國(guó)的研究發(fā)展 方向。本章總結(jié)了本設(shè)計(jì)所完成的工作，并對(duì)其中的缺陷做出了說(shuō)明，指出了所采用算法的不足指出，對(duì)下一步的工作做了展望。日本最常用的 ETC 收費(fèi)站采取 3 個(gè)門橋的樣式 ,這 3 個(gè)門橋分別用于識(shí)別車型、識(shí)別入口和收費(fèi)信息傳輸。接收機(jī)含有 GPS 導(dǎo)航信號(hào)接收機(jī)和一個(gè)移動(dòng)通訊終端 ,一旦卡車啟動(dòng) ,接收機(jī)便會(huì)自動(dòng)記錄行駛里程 , 并將計(jì)算出的繳費(fèi)金額數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。 浙江省高速公路網(wǎng)對(duì)路徑識(shí)別問(wèn)題進(jìn)行研究的時(shí)候 ,其高速公路路網(wǎng)中存在兩個(gè)二義性路徑的路環(huán) :一個(gè)是杭甫高速公路 (沽清 — 大朱家 )、上三高速公路全線、雨臺(tái)溫高速公路 (寧波東 — 吳番樞紐 )組成的路環(huán) 。為此山東省對(duì)山東省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)路徑識(shí)別與通行費(fèi)收 入拆分問(wèn)題進(jìn)行研究認(rèn)為 : 要從山東省高速公路總體路網(wǎng)規(guī)劃出發(fā) ,綜合考慮設(shè)備投資、受益及今后運(yùn)營(yíng)成7 本等多方面因素提出方案 。另外 ,在路徑識(shí)別精度方面 ,不同路段也要有所側(cè)重。標(biāo)識(shí)站法、車牌照識(shí)別法都屬于精確識(shí)別的范疇。 隨著圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，也可應(yīng)用“車牌照識(shí)別”技術(shù)進(jìn)行多路徑的識(shí)別。但是在高速公路中倒卡、逃費(fèi)問(wèn)題嚴(yán)重，因此這種算法的拆分關(guān)系到將通行費(fèi)拆分給哪個(gè)收費(fèi)單位的問(wèn)題，影響了一部分單位的收益。 結(jié)構(gòu)模式識(shí)別是早期漢字識(shí)別研究的主要方法。所以，在字符識(shí)別領(lǐng)域，純結(jié)構(gòu)模式識(shí)別方法己經(jīng)逐漸衰落。但是這些方法總的特征就是運(yùn)算量太大，運(yùn)算復(fù)雜度高，難以滿足實(shí)時(shí)處理的要求。這些點(diǎn)包括端點(diǎn)、折點(diǎn)以及交叉點(diǎn)等等，獲得了比較好的效果。雖然模式識(shí)別可以用多種方法實(shí)現(xiàn)，但我們只關(guān)心用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)它的實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是如果進(jìn)行簡(jiǎn)單的模板匹配，只能夠識(shí)別同種字體、同 樣大小的字符，對(duì)于筆劃變粗、變細(xì)、傾斜的字符適應(yīng)能力比較差，特別是模板與字符筆劃的匹配失誤時(shí)，會(huì)有很大的誤差。由于其學(xué)習(xí)方法屬于全局逼近算法，具有較強(qiáng)的泛化能力 。整個(gè)過(guò)程最重要的一步是模板的設(shè)計(jì)，它是后iijj xwx ??jxjj exfx ????? 11)(2)(21 keE ?? ?? j jjn xwky 2)(jjnjjxkewykewEw??????????????)()(222????13 續(xù)工作的基礎(chǔ)。然后，通過(guò)對(duì)預(yù)處理后的圖像 進(jìn)行小波變換分解提取圖像邊緣，并進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，這時(shí)，車牌的輪廓已經(jīng)非常清晰，并且可以和非車牌區(qū)域明顯區(qū)分開來(lái)了，接著，根據(jù)車牌的特點(diǎn)進(jìn)行車牌初步定位，對(duì)車牌區(qū)域和偽車牌區(qū)域進(jìn)行篩選后，采用投影法進(jìn)行車牌二次定位，提取出車牌圖像。 16 圖 二值化的圖像 圖 采集的車輛圖像為彩色圖像，應(yīng)將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。車牌牌照的提取是一個(gè)尋找最符合牌照特征區(qū)域的過(guò)程。其次，由于車牌區(qū)域與車 身相比，車牌區(qū)域的對(duì)比度特別大，灰度變化具有一定頻度，所以我們先對(duì)圖像的每一行相鄰像素做求極值處理，再求相鄰點(diǎn)間的差，從而減少由車身帶來(lái)的誤差。 目前，車牌的傾斜校正方法主要有：通過(guò)垂直和水平邊緣檢測(cè)相結(jié)合的方法 。平面內(nèi)的有規(guī)則曲線和直線，將原始圖像中直線和曲線上的點(diǎn)，都集中到變換空間上，形成峰點(diǎn)。 傳統(tǒng)的字符分割算法可以歸納為以下三類：直接分割法、基于識(shí)別基礎(chǔ)上的分割法和自適應(yīng)分割線聚類法。分割步驟： 圖 車牌分割步驟 圖 分割后的車牌 字符識(shí)別 本文的字符識(shí)別采用的是基于模板匹配的識(shí)別方法。 （ 3）調(diào)用漢字模板進(jìn)行識(shí)別，若識(shí)別結(jié)果為漢字，則最終結(jié)果為 一漢字，識(shí)別結(jié)束；若識(shí)別結(jié)果為空字符，則最終識(shí)別結(jié)果為空字符，識(shí)別結(jié)束。 22 圖 車牌中的字符 圖 模板字符 本文字符識(shí)別流程 模板匹配是車牌字符識(shí)別最早使用的方法之一，本文也主要是研究基于模板匹配的系統(tǒng)，所以本章重點(diǎn)研究這種算法。那么，如果去除那些骨架以外的點(diǎn)呢？顯然，是要根據(jù)它的八個(gè)相鄰點(diǎn)的情況來(lái)判斷，以下就是幾個(gè)例子，如圖所示： 圖 細(xì)化示意圖 上圖中的中心點(diǎn)就是我們所要處理的像素點(diǎn)，下面就來(lái)討論像素點(diǎn)可不可以刪除，圖（ 1）的像素點(diǎn)不可以刪除，因?yàn)樗莻€(gè)內(nèi)部點(diǎn)，我們要求的是骨架，如果連內(nèi)部點(diǎn)也刪除了，那么骨架就會(huì)被掏空的，所以不能刪除，圖（ 2）中的像素點(diǎn)也不可以刪除，因?yàn)樗彩莾?nèi)部點(diǎn)，和圖（ 1）一樣，圖（ 3）中的像素點(diǎn)可以刪除，因?yàn)樵擖c(diǎn)不是骨架，圖（ 4）也不能刪除，因?yàn)閯h除后，原來(lái)相連的部分就斷開了，圖（ 5）的可以刪除，因?yàn)椴皇枪羌?，圖（ 6）不能刪除，因?yàn)樗侵本€的端點(diǎn)，如果這樣的點(diǎn)刪除了，那么整 個(gè)直線也被刪了，圖（ 7）也不能刪，因?yàn)樗枪铝Ⅻc(diǎn)，由此可以看出，有這樣幾條判斷依據(jù)： 內(nèi)部點(diǎn)不能刪除； 孤立點(diǎn)不能刪除； 直線端點(diǎn)不能刪除； 如果 P是邊界點(diǎn)，去掉 P后，如果連通分量不增加，則 P可以刪除。 接下來(lái)進(jìn)行第二步，模板匹配的粗比對(duì)。這次比較，我們選用的閾值是 ，通過(guò)比較，發(fā)現(xiàn)兩者的相似度為 左右，所以我們也不認(rèn)識(shí)該字符圖像是‘ G’。 平臺(tái)搭建 根據(jù)上文研究的算法，利用 MATLAB 的 M 語(yǔ)言分別實(shí)現(xiàn)了車牌識(shí)別系統(tǒng)的定位、 字符切分和字符識(shí)別功能模塊，利用 MATLAB 的 GUI 工具箱開發(fā)了測(cè)試系統(tǒng)，驗(yàn)證上面設(shè)計(jì)的算法在車牌識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用效果，利用 MATLAB 的圖形用戶開發(fā)環(huán)境（ GUIDE）設(shè)計(jì)了本測(cè)試平臺(tái)，流程如下： 圖 輸入圖像 *.jpg 車牌定位模塊 控件 2： 輸入?yún)?shù) 控件 3： 輸出結(jié)果 車牌字符切分模塊 車牌字符識(shí)別模 塊 控件 1： 讀入圖像數(shù)據(jù) 輸出識(shí)別結(jié)果 29 啟動(dòng)測(cè)試界面時(shí)，將會(huì)先導(dǎo)入識(shí)別參數(shù)設(shè)置值，當(dāng)改變參數(shù)設(shè)置后，更新識(shí)別參數(shù)設(shè)置值，使之與當(dāng)前設(shè)置一致。 同樣，采用相同的方法，我們也一樣可以識(shí)別出其他的字符。 最后一步，就是對(duì)待識(shí)別圖像與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行細(xì)節(jié)比對(duì)，也就 是我們所說(shuō)的字符細(xì)比對(duì)。我們根據(jù)被處理點(diǎn)的八個(gè)相鄰點(diǎn)的情況來(lái)查表，若表中 (2) (4) (3) (6) (1) (5) 24 的元素是 1，則表示該點(diǎn)應(yīng)該刪除，否則