【文章內(nèi)容簡介】 照區(qū)域定位、變形校正、旋轉(zhuǎn)校正、污損修復(fù)、字符切分、字符識別。 （ 2） 成像環(huán)節(jié)難點：環(huán)境光影響 (太陽定向反射、鏡面反射 )、車輛高速運高速運動中汽車車牌自動識別 系統(tǒng)的設(shè)計與研究 6 動中成像。 （ 3） 系統(tǒng)運行難點：全天候連續(xù)工作、系統(tǒng)無故障時間。 技術(shù)組成及原理 系統(tǒng)組成 汽車 牌照 自動識別系統(tǒng)由彩色攝像機、輔助光源，圖像采集預(yù)處理器、主控電腦和識別系統(tǒng)軟件組成。 系統(tǒng)原理 本系統(tǒng)主要工作流程是：當(dāng)車輛通過攝像區(qū)域時，采集控制部分首先由控制采集卡 采集一幅汽車圖像送至圖像預(yù)處理模塊，然后再由預(yù)處理模塊對輸入圖像進行處理后送入電腦。電腦內(nèi)的軟件模塊從輸入圖像中找到牌照的位置，對牌照作字符切分，得到各個字符的 點陣 數(shù)據(jù)。字符識別模塊從點陣數(shù)據(jù)中提取字符數(shù)據(jù)，與模板庫進行匹配，以 OCX 控件的方式給出識別結(jié)果。應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用這個結(jié)果組建數(shù)據(jù)庫后，就可以根據(jù)具體需要編制各種不同類型的管理程序，從而達到管理的目的。 適用領(lǐng)域 （ 1）高速公路收費、監(jiān)控管理的應(yīng)用 車輛的自動放行：此項功能針對如特種車輛（如 軍車 、警車）、預(yù)交費車輛（如辦理月、年 繳費卡 ）以及其他授權(quán)免費通行的車輛。系統(tǒng)處于自動檢測狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)該類車輛經(jīng)過，給出的控制信號不是驅(qū)動攔截裝置，而是驅(qū)動放行裝置。系統(tǒng)此時會自動開啟 道閘 ，達到車輛不停車過卡和減少工作人員、嚴化內(nèi)部管理的目的。通常用于高速公路卡口專用車道。其作用是可以解決車流高峰期的堵塞問題和減少運作費用。 自動檢測出超速車輛：此項功能適用于在高速公路上，由于車輛的超速而進行監(jiān)控。通過在路上拍攝到超速的車輛，傳到指揮中心進行實時車 牌照 的識別，以使交管部門做出相應(yīng)的處罰。 （ 2）城市道路監(jiān)控、違章管理方面的應(yīng)用 車輛的自動檢測報警 :此項功能針對納入 黑名單 的車輛，如沖關(guān)后或肇事后逃逸的車輛、被公安部門通緝或掛失的車輛、欠交費的車輛等。只要將其車牌資料輸入數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)就會處于自動檢測狀態(tài)， 24 小時不停地對所有經(jīng)過車輛自動進行識別、比較、處理；尤其可以使用于城市機動車輛的檔案管理工作、特殊的交通管理工作。同時該系統(tǒng)還可以與 110 指揮中心相連，完成 EE110 的監(jiān)控報警工作。 車輛身份的 后臺集中識別 :在道路交通監(jiān)測部門，每天有大量的違規(guī)車輛（如闖 紅燈 、超速、搶道等）圖片匯集，現(xiàn)在的人工識別車牌及輸入方式，工作量很大，易引致疲勞誤判。采用車牌識別系統(tǒng)能輕易自動地進行識別處理，可大量減大理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 少人力、減輕工作強度，大幅度提高處理速度和效率。通常用于電子警察系統(tǒng)、道路監(jiān)控系統(tǒng)。 套牌車 輛自動稽查、指定車輛自動跟蹤 :此項功能利用車輛信息網(wǎng)上的實時信息，以同一車牌出現(xiàn)時的方位、距離、時間等參數(shù)，快速計算處理，自動查出該車牌是否有套牌車。同樣也可利用網(wǎng)上信息查悉指定車輛的行蹤。 車牌照自動過濾系統(tǒng)：此系統(tǒng)是針對道路交通路口電子監(jiān)控中，由于觸發(fā)設(shè)備或攝像機的客觀原因，從而產(chǎn)生大量錯拍，誤拍的圖像，為后續(xù)的違章處理帶來相當(dāng)不 便的情況，根據(jù)車牌清晰度、紅燈、過線等標(biāo)志，對圖像進行不同的過濾處理。以保證后續(xù)的處理工作順利完成，加大加強處罰的準(zhǔn)確度。 （ 3）智能小區(qū)、智能停車場管理的應(yīng)用 車牌自動識別技術(shù)作為車輛識別的先進技術(shù)手段，在智能園區(qū)中可用于以下幾個方面： 車輛出、入園識別：園區(qū)的業(yè)主入住時，將自己的汽車進行登記，其車牌信息將記錄在計算機數(shù)據(jù)庫中。在園區(qū)大門處，設(shè)有車牌自動識別系統(tǒng)，對進出車輛自動識別，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的車牌數(shù)據(jù)判斷是否是園區(qū)內(nèi)的車輛，對園區(qū)內(nèi)的車輛放行并自動記錄其出入園時間，以便出現(xiàn)車輛被盜等情況時查詢；對園 區(qū)外車輛，將要求其登記后方可進入。 停車場管理：在園區(qū)停車場出、入口處，設(shè)有車牌自動識別系統(tǒng)，對進出停車場的車輛自動識別，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的車牌數(shù)據(jù)判斷是否是已買（或租）車位的車輛，對已買（或租）的車輛放行，并自動記錄其出入停車場時間，以便出現(xiàn)車輛被盜等情況時查詢，對進入停車場的已買（或租）車位的車輛自動將其車位處的 擋車器 打開，以便車輛停放；對其它車輛，將自動記錄其出入停車場的時間，以便計時收費，對進入停車場的其它車輛自動分配停車位并將其車位處的擋車器打開，以便車輛停放。目前車牌自動識別技術(shù)大量應(yīng)用智能園區(qū)的障礙是識別率的提高和經(jīng)濟成本的降低。 應(yīng)用優(yōu)勢 車牌自動識別系統(tǒng)在智能交通中能夠起到很大的作用，車牌自動識別系統(tǒng)是一個非常注重環(huán)保的管理系統(tǒng)，無紙票、無卡片，純粹使用車牌識別，人力和設(shè)備成本都大大減少了。無票停車系統(tǒng)提供了一個完整的友好的用戶體驗方式，不再使用停車票據(jù)，也避免了出入口交通阻塞的可能。 這種商業(yè)模式正在由解決方案提供商向大中型停車場所提供。停車場管理人員可實行外聘制，所需繳納的管理費技照收入的百分比進行交換。一旦車牌自動識別系統(tǒng)能夠普及，成本將不會是壓力。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 車牌識別系統(tǒng)主要由視頻抓圖、圖像采集、圖像處理、車牌識別四大部分組網(wǎng) 絡(luò) 識 別 網(wǎng) 絡(luò) 識 別 網(wǎng) 絡(luò) 識 別 高速運動中汽車車牌自動識別 系統(tǒng)的設(shè)計與研究 8 成。四大部分的聯(lián)系情況如下 ： 相 機 拍 攝視 頻 抓 圖 圖 像 處 理 車 牌 識 別灰度化對比度增強中值濾波邊緣檢測二值化字符分割區(qū)域定位輸 出 結(jié) 果 圖 車牌識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本章小結(jié) 本章通過全面分析汽車車牌識別系統(tǒng)的發(fā)展背景、應(yīng)用情況、需求分析和未來 發(fā)展前景。通過現(xiàn)實的應(yīng)用情況和需求分析證明了研究和設(shè)計汽車車牌自動識別系統(tǒng)迫在眉睫，車牌識別系統(tǒng)的出現(xiàn)將會使得發(fā)展智能交通更快一步！ 大理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 第三章 車牌識別的研究與設(shè)計 車牌特征的信息分析 車牌特特征主要有尺寸大小、顏色、位數(shù)，不同的車牌有不同的特征，這給車牌識別帶來一定的難度，下面對各種車牌的特征進行逐一分析。 車牌特征的信息分析 機動車牌照作為機動車的“身份證”，制造和使用都有嚴格的規(guī)范加以明確規(guī)定。根據(jù)中華人名共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) GA3692，汽車車牌有 10 種。這10 種汽車車牌的幾何 外形大小和顏色信息如下表所示（均、警車牌這里暫時不考慮）。 表 國內(nèi)各類車牌類型 編號 分類 外廊尺寸（ mm） 顏色 1 大型汽車 前： 440 140 黃底黑字黑框線 后： 440 220 藍底白字白框線 2 小型汽車 440 140 藍底白字白框線 3 使館汽車 440 140 黑底白字紅“使”字白框線 4 領(lǐng)館汽車 440 140 黑底白字紅“領(lǐng)”字白框線 5 境外汽車 440 140 黑底白字白框線，或黑底紅字紅框線 6 外籍汽車 440 140 黑底白字白框線 7 教練汽車 440 140 黃底黑字黑框線 8 試驗汽車 440 140 黃底黑字黑框線 9 臨時入境汽車 300 165 白底紅字黑“臨時入境”字紅框線（字有金色輪廓線） 另外，民用汽車的好牌上有省、直轄市、自治區(qū)的名稱和發(fā)證及監(jiān)督機關(guān)的代號，編號是英文大寫字母。后面的編號一般 5 位編號，從 0000199999，編號超過 10 萬就由 A， B， C 等字母代替。即“ A”代表 10 萬，“ B”代表 11 萬，“ C”代表12萬，最后一個字母代表 33 萬。英文字母中的 I和 O不用，避免和數(shù)字中的 1和 0 沖突。使館的外籍車牌上的是建交國家的 代號，與所在地區(qū)的監(jiān)管機關(guān)編號無關(guān)。 高速運動中汽車車牌自動識別 系統(tǒng)的設(shè)計與研究 10 在這 10種汽車中，編號為 9和 10的臨時入境和臨近行駛汽車以及使領(lǐng)館汽車由于數(shù)量很少、出現(xiàn)的概率極小，為了簡化算法和節(jié)省時間，忽略這幾種車型的特殊性，認為它們與其他的 7種汽車車型一致，采用相同的方法進行識別。由于編號為 1的大型汽車，由于系統(tǒng)的 CCD 攝像頭收集的是汽車頭部的牌照圖像，因此對于大型汽車后車牌的特殊性也可以忽略不計。 本論文中，不考慮車牌在背景色和前景色上的差異，在這些車牌中，大型汽車（前）、小型汽車、使領(lǐng)館汽車、境外汽車、外籍汽車、教練車和試驗汽車的號牌格式完 全一樣，同時，由于小型車數(shù)量最多，出現(xiàn)概率最大，牌照規(guī)范與其它幾種車牌很相似，算法的識別對象最終設(shè)定為小型車 常見車牌顏色特征的信息 對目前 8種常見車牌（對大型車輛取前置車牌）的顏色分布和格式分布進行分析，可以得出如下結(jié)論： （ 1） 工存在 5 種顏色：黃石、黑色、藍色、白色和紅色； （ 2） 存在 5中前景和背景的顏色組合；黃底黑字黑框線、藍底白字白框線、黑底白字紅“使”（或“領(lǐng)”）字白框線、黑底白字白框線，黑底紅字紅框線；字符顏色與背景顏色的亮度相差很大：要么亮度高于背景顏色的亮度（藍底白字白框線、黑底白字紅“使”（ 或“領(lǐng)”）字白框線、黑底白字白框線、黑底紅字紅框線；要么字符顏色低于背景顏色亮度（黃底黑字黑框線），對于這種車牌，其二值化結(jié)果顏色相反，前景字符為黑色，背景為白色，需要進行處理； （ 3） 牌照上的文字由 7 個字符和一個分隔符橫向水平排列組成，字符高度為 90mm，寬度為 45mm，分割符的直徑為 10mm（實際上，每個字符是劇中分布在一個高位 90mm，寬為 45mm 的矩形區(qū)域。） （ 4） 字符和字符之間或字符和分割符之間的距離為 12mm；使館牌照的間隔符在第 4和第 5個字符之間，其余的車牌的間隔符在第 2 個和第 3個字符之間。由于使館牌照 出現(xiàn)的概率很小，將之視為小型車牌照一種變形情況，不單獨處理，后面提出的車牌格式均值后一種格式情況； （ 5） 從左到右，車牌中每一位的可能字符如下：第 1 位， 30個省份的簡稱和“使”字，共有 31 個字符（暫時不考慮軍警車）；第 2 位，除去字母“ I”之外的 25 個英文大寫字母；第 3位，除去字母“ I”和字母“ O”之外的 24 個英文大寫字母和 10 個數(shù)字，共有 34 個字符；第 4~6 位， 10 個數(shù)字字符；第 7 位，10個數(shù)字字符和“領(lǐng)”“學(xué)”“試”“境”，共有 14 個字符。字符總數(shù)共有 70個。 觀測和分析車牌外形特點，無論哪種車牌，外輪廓都有一 個寬度不大的輪廓線，輪廓線的顏色和字符顏色一致，與背景的亮度差異很大。現(xiàn)實環(huán)境下，車牌有時安裝后，車輛廠商的商標(biāo)會遮擋牌照外輪廓線，但商標(biāo)本身又是一個輪廓線，其大理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 亮度與背景的亮度差異也很大，同樣可以利用之。 車牌特征分析結(jié)論 首先，結(jié)合車牌分析結(jié)論，利用其中的特征 6點可以構(gòu)造牌照字符的格式模型，這個模型在其后的用來指導(dǎo)牌照定位后、字符識別前的字符分割。結(jié)合 GA3692 標(biāo)準(zhǔn)，牌照圖像的實際大小可能隨著 CCD攝像頭采集的時機不同而產(chǎn)生一定的縮放，但是總體比例不會發(fā)生大的變化。設(shè)第 1個字符中心和 第 2個字符的中心間距為一個長度單位，以第 1 個字符中心為原點，那么非使館車牌的其余字符中心的橫向位置應(yīng)分別為： 1， ， ， ， 和 ，字符的寬度同樣為 。 其次，利用分析結(jié)論 7，可以利用字符在牌照的排列縮小候選字符的集合規(guī)模，加快識別速度或進行識別后結(jié)果的糾正判別。如果不知道字符在牌照中的排列位置，那么每個位置的候選字符可以達到 70 個，如果知道了它的位置，那么該位置的候選字符至多有 34 個，尤其是對牌照的第 6 位，候選字符只有10個數(shù)字 原始圖像預(yù)處理 由于 CCD攝像頭采集圖像以 BMP 位圖圖像格式存儲到微機，為了便于車輛的定位與分割和車輛字符的識別，原始圖像應(yīng)具有適當(dāng)?shù)牧炼?，較大的對比度和清晰可辨的牌照圖像。但由于系統(tǒng)的圖像采集部分工作于開放的戶外環(huán)境，加之車牌的整潔度、自然光照條件、車輛行駛速度等因素的影響，車輛圖像可能出現(xiàn)模糊、歪斜和缺損等嚴重缺陷，因此需要對原始圖像進行識別前的預(yù)處理。 除了少數(shù)文獻提及過可用色彩信息幫助對牌照的檢測和分割外，考慮到圖像文件的存儲量和處理圖像需要占用大量系統(tǒng)資源，絕大多數(shù)牌照識別系統(tǒng)均采用不含彩色信息的灰度圖像，即圖像中每個像素 僅由一個 8位字節(jié)表示該像素的亮度值，因此灰度圖像是具有 256 個灰度級的黑白圖像，便于以后的圖像二值化，處理運算量大大減少。一些系統(tǒng)的攝像部分采用單色 CCD 攝像頭則可以直接得到灰度圖像。 圖像灰度化 灰度化采用現(xiàn)行通用的標(biāo)準(zhǔn)平均值法，用 g 表示灰度后的灰度值， R、 G、 B分別表示原真彩色圖中的紅、綠、藍分量，則有： g=++..............................................................（ ） 圖像對比度增強 車輛識別系統(tǒng)是全天候的工作性質(zhì)，若無理想的補充光照明，自然光照度的晝夜變化會引起牌照圖像的對比度嚴重不足使圖像中牌照字符分辨不清，甚至根本無法定位和分割，更無法識別。因此，研究者們提出各種有效的增強圖像對比高速運動中汽車車牌自動識別 系統(tǒng)的設(shè)計與研究 12 度的方法，如灰度線性變換、線性濾波器、直方圖修整法等。采用圖像灰度拉伸的方法有效地增強了圖像的對比度，增強后的圖像中字符清晰、區(qū)域分明，便于圖像二值化和字符分割處理。還有些采用