【正文】 iG采 用 卷 積 模 板 的 方 法 ， 上 式 變 成 ： (42)yxGji?],[其 中 和 所 用 的 模 板 為 ： xy (43)Gx?10y?01同 前 面 的 梯 度 算 子 一 樣 ， 差 分 值 將 在 內 插 點 處 計 算 。2? [/,/]ij?21Roberts 算 子 計 算 的 不 是 點 近 似 的 值 而 是 該 點 連 續(xù) 梯 度 的 近 似 值 。 ],[jiRoberts 應 用 的 原 理 是 局 部 差 分 的 方 法 ， 但 是 這 種 方 法 處 理 效 果 不 是 太 好 ， 邊緣 定 位 精 確 度 不 是 很 高 ， 并 且 處 理 速 度 比 較 慢 。 Sobel 算 子Roberts 算 子 告 訴 我 們 ， 采 用 鄰 域 可 以 避 免 在 像 素 之 間 內 插 點 上 計 算 梯3?度 。 考 慮 一 下 圖 41 中 所 示 的 點 周 圍 點 的 排 列 。 Sobel 算 子 本 質 上 同 樣 是[,]ij一 種 梯 度 幅 值 ， (44)Msxy??2偏 導 數 和 采 用 的 計 算 公 式 為 ： （ 其 中 常 數 ）sxy ?c (45))()( 456210 670432 aacsyx???和 其 他 的 梯 度 算 子 所 用 的 方 法 相 同 ， 和 也 可 以 采 用 卷 積 模 板 法 計 算 ：sxy (46)102??xs 120??ys南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 21 這 一 算 子 主 要 處 理 對 象 為 模 板 中 心 的 像 素 點 。 Sobel 算 子 對 于 像 素 的 位 置的 影 響 做 了 加 權 ， 可 以 降 低 邊 緣 模 糊 的 程 度 ， 因 此 在 現(xiàn) 實 中 得 到 廣 泛 的 應 用 。45637210],[aji 圖 41 Sobel 算 子 鄰 域 像 素 點 圖 示 拉 普 拉 斯 算 子階 躍 邊 緣 二 階 導 數 經 過 平 滑 可 以 使 其 在 邊 緣 點 的 取 值 為 零 。 拉 普 拉 斯 算 子等 效 為 階 躍 邊 緣 二 階 導 數 。 二 維 函 數 的 二 階 導 數 為 ：),(yxf (47)???22fxy?和 方 向 上 的 二 階 偏 導 數 使 用 差 分 方 程 近 似 ：xy (48) ],[])1,[2],[(,]),[1,[(2 jifjifjifxjifjifxGf ???????式 48 是 基 于 中 心 點 為 的 近 似 式 。 將 換 成 ， 于 是 有1?j (49)2xf?],[]),[],[(ififji式 49 等 號 右 邊 的 式 子 近 似 等 于 左 邊 ， 是 以 點 為 中 心 ， 同 樣 地 ， 對 于,jy 的 二 階 導 數 為 ： (410)?2yf?],1[]),[2],1[( jifjifji ????將 式 49 與 410 通 過 數 學 上 公 式 上 的 合 并 得 到 下 面 近 似 拉 普 拉 斯 算 子 的模 板 ： (411)?????????0142通 常 會 對 模 板 進 行 改 進 ， 得 到 另 一 種 優(yōu) 化 的 模 板 ， 這 種 模 板 可 以 使 鄰 域 中心 點 的 權 重 更 大 ， 如 式 412 所 示 。南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 22 (412)?????????14202 物 體 的 邊 緣 在 拉 普 拉 斯 算 子 中 對 應 著 零 點 ， 理 想 狀 況 下 ， 過 零 點 的 位 置的 精 確 度 很 高 ， 但 在 實 際 生 活 中 ， 由 于 存 在 許 多 噪 聲 的 干 擾 ， 結 果 不 是 很 精 確 。運 用 拉 普 拉 斯 算 子 的 圖 像 邊 緣 的 信 息 易 丟 失 ， 同 時 噪 聲 信 息 比 較 大 ， 所以 在 運 用 此 算 法 時 為 了 避 免 噪 聲 的 影 響 ， 必 須 采 用 特 別 有 效 的 濾 波 方 法 。 在 實際 生 活 中 ， 拉 普 拉 斯 的 二 階 方 向 導 數 算 子 應 用 的 并 不 廣 泛 。 LOG 算 子Marr 和 Hildreth 將 高 斯 濾 波 和 拉 普 拉 斯 邊 緣 檢 測 相 結 合 ， 創(chuàng) 造 出 了 拉 普拉 斯 高 斯 算 法 ， 又 被 稱 為 LOG 算 法 。這 種 方 法 的 特 點 既 平 滑 了 圖 像 又 降 低 了 噪 聲 ， 濾 除 了 許 多 噪 聲 點 和 較 小的 組 織 結 構 。 由 于 LOG 算 法 采 用 平 滑 的 方 法 會 導 致 邊 緣 的 延 展 ， 因 此 ， LOG算 法 只 是 將 局 部 梯 度 最 大 值 的 點 算 作 邊 緣 點 。 坎 尼 (Canny)算 子坎 尼 算 子 是 利 用 高 斯 函 數 在 任 一 方 向 上 的 導 數 與 圖 像 的 卷 積 的 原 理 ， 是先 平 滑 后 求 卷 積 。 即 先 進 行 圖 像 平 滑 ， 在 進 行 圖 像 卷 積 ， 最 后 定 位 邊 緣 點 。Canny 具 體 實 現(xiàn) 過 程 ：(1)圖 像 平 滑進 行 圖 像 平 滑 的 高 斯 函 數 ： (413)2(,)exp()yGy????圖 像 卷 積 ： (414),(,xII?其 中 ： 是 一 個 尺 度 參 數 ， 越 小 ， 則 函 數 越 “集 中 ”， 即 僅 在 一 個 很 小?的 局 部 范 圍 內 平 滑 ， 越 大 ， 則 表 示 圖 像 在 一 個 較 大 的 范 圍 內 進 行 平 滑 ，I(x,y)為 原 始 圖 像 。(2)邊 緣 點 定 位Canny 指 出 用 梯 度 方 向 的 二 階 導 數 的 零 交 叉 作 為 判 別 邊 緣 點 的 準 則 。 若 該 點滿 足 式 415 的 條 件 ， 則 該 點 為 邊 緣 點 ：南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 23 (415)02???IG?式 415 中 , 為 平 滑 的 梯 度 方 向 ：? (416)][1xytgG??(3)邊 緣 強 度若 某 像 素 滿 足 邊 緣 定 位 條 件 ， 則 該 像 素 的 邊 緣 強 度 為 ： (417))(21Ix?由 于 canny 算 子 算 法 比 較 復 雜 導 致 編 程 也 很 復 雜 ， 在 實 際 生 活 中 應 用 并 不廣 泛 ， 因 此 本 系 統(tǒng) 并 沒 有 采 用 此 種 算 子 。圖 42 是 幾 種 不 同 算 子 在 車 輛 圖 像 邊 緣 監(jiān) 測 的 效 果 圖 ：(a) Roberts 效 果南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 24 (b) Sobel 效果 (c) Canny 效 果南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 25 (d) LOG 效 果圖 42 邊 緣 檢 測 對 比 圖通 過 圖 42 所 示 的 車 牌 對 照 圖 像 我 們 可 以 看 到 各 種 邊 緣 檢 測 算 法 的 效 果 ，其 中 圖 42 采 用 的 Sobel 算 法 的 效 果 不 錯 ， 因 此 本 系 統(tǒng) 采 用 的 就 是 Sobel 算 法進 行 邊 緣 檢 測 ， 檢 測 出 的 圖 像 可 以 能 夠 很 快 的 進 行 車 牌 定 位 ， 其 主 要 實 現(xiàn) 代碼 如 下 ：%獲 取 handles中 保 存 的 圖 像 增 強 后 的 圖 像 WIsrc=；%Sobel邊 緣 檢 測SobelImg=edge(src,39。sobel39。)；SobelImg=bwareaopen(SobelImg,20)；%保 存 數 據=SobelImg；guidata(hObject,handles)；%顯 示axes()；imshow(SobelImg)； 車牌定位車 牌 含 有 許 多 的 特 征 ， 因 此 可 以 依 據 車 牌 的 眾 多 特 征 來 判 斷 牌 照 ， 并 從 車輛 圖 像 中 將 車 牌 分 割 出 來 ， 這 是 車 牌 定 位 的 原 理 。 在 我 國 ， 車 牌 主 要 有 下 列 特征 ：(1)車 牌 有 一 個 連 續(xù) 或 由 于 磨 損 而 不 連 續(xù) 的 邊 框 。(2)車 牌 底 色 一 般 與 車 身 顏 色 、 字 符 顏 色 有 較 大 差 異 。(3)車 牌 內 字 符 有 多 個 ， 基 本 呈 水 平 排 列 ， 在 牌 照 的 矩 形 區(qū) 域 內 存 在 豐 富 的南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 26 邊 緣 ， 呈 現(xiàn) 規(guī) 則 的 紋 理 特 征 。(4)車 牌 內 字 符 之 間 的 間 隔 較 均 勻 ， 字 符 和 牌 照 底 色 在 灰 度 值 上 存 在 較 大 的跳 變 ， 字 符 本 身 和 牌 照 底 內 部 都 有 比 較 均 勻 的 灰 度 。基 于 以 上 幾 大 特 征 決 定 了 可 以 采 取 相 應 的 定 位 方 法 ， 根 據 不 同 的 特 征 ，如 顏 色 、 形 狀 、 位 置 、 紋 理 、 字 符 等 特 征 采 取 不 同 的 方 法 得 到 的 準 確 率 不 同 ，通 過 綜 合 比 較 選 取 合 適 的 定 位 方 法 。 常 用 的 定 位 方 法 在 實 際 生 活 中 ， 車 輛 牌 照 存 在 許 多 的 特 征 ， 因 此 ， 可 以 針 對 不 同 特 征 采 用相 應 的 方 法 ， 主 流 的 車 牌 定 位 方 法 大 致 分 為 以 下 幾 類 ： 基 于 邊 緣 檢 測 的 定 位 方 法 物 體 的 邊 緣 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 ，它 是 由 于 圖 像 局 部 特 征 不 連 續(xù) 的 形 式 而 產 生 的 ， 物 體 的 邊 緣 兩 側 的 形 狀 ， 結構 ， 灰 度 ， 紋 理 等 都 存 在 著 巨 大 的 差 別 ， 尤 其 是 灰 度 的 變 化 最 明 顯 ， 本 系 統(tǒng) 的邊 緣 檢 測 就 是 基 于 圖 像 中 物 體 的 邊 緣 的 灰 度 差 異 而 設 計 的 。 檢 測 的 算 子 比 較多 ， 如 前 文 介 紹 的 Roberts 邊 緣 算 子 、 Log 算 子 、 Sobel 算 子 以 及 拉 普 拉 斯算 子 。 這 些 算 子 各 具 特 色 ， 各 有 特 點 ， 本 次 設 計 采 用 的 是 sobel 算 子 ， 因 為Sobel 算 子 比 較 簡 單 ， 同 時 可 以 很 好 的 檢 測 出 邊 緣 和 抑 制 圖 像 的 噪 聲 ， 經 過多 次 驗 證 ， 此 算 法 處 理 的 效 果 比 較 好 ， 能 夠 準 確 定 位 車 牌 ， 從 而 為 車 牌 的 準 確分 割 打 下 基 礎 。 基 于 彩 色 分 割 的 定 位 方 法此 車 牌 定 位 方 法 主 要 是 對 彩 色 圖 像 進 行 操 作 的 ， 主 要 采 用 的 是 多 層 感 知 器 對彩 色 圖 像 進 行 定 位 。該 方 法 由 于 采 用 了 多 層 感 知 器 ， 定 位 比 較 準 確 ， 但 對 彩 色 圖 像 要 求 比 較 高 ，彩 色 圖 像 邊 緣 顏 色 差 別 必 須 比 較 大 。 基 于 小 波 變 換 的 定 位 方 法小 波 變 換 是 將 信 號 經 過 各 種 形 式 的 變 換 將 信 號 進 行 分 解 成 為 子 信 號 ， 由 于這 些 子 信 號 時 域 和 頻 域 特 性 存 在 許 多 差 異 ， 因 此 可 以 對 這 些 子 信 號 進 行 時 頻特 性 的 檢 測 和 分 析 。南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 27 該 方 法 定 位 比 較 準 確 ， 但 抗 干 擾 能 力 差 ， 反 應 速 度 慢 ， 要 求 圖 像 噪 聲 干 擾比 較 小 。 本 文 車 牌 定 位 算 法 車 牌 邊 緣 檢 測 為 車 牌 定 位 做 了 必 要 的 準 備 工 作 ， 由 于 本 系 統(tǒng) 的 車 牌 邊 緣 檢測 的 算 子 為 Sobel 算 子 ， 得 到 了 不 錯 的 效 果 ， 因 此 ，