【正文】 連 續(xù) 梯 度 幅 度)21,j的 近 似 值 。 邊 緣 檢 測(cè) 算子 檢 查 每 個(gè) 的 鄰 域 并 對(duì) 灰 度 變 化 率 進(jìn) 行 量 化 ， 也 包 括 方 向 的 確 定 。 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 。 經(jīng) 典 的 邊 緣 提 取 方 法 是 考 察 圖 像的 每 個(gè) 像 素 在 某 個(gè) 鄰 域 內(nèi) 灰 度 的 變 化 ， 用 簡(jiǎn) 單 的 方 法 檢 測(cè) 邊 緣 。 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 零 點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 邊 緣 位 置 。 圖 像的 邊 緣 有 方 向 和 幅 度 兩 個(gè) 屬 性 ， 沿 邊 緣 方 向 像 素 變 化 平 緩 ， 垂 直 于 邊 緣 方 向像 素 變 化 劇 烈 。邊 緣 是 一 個(gè) 區(qū) 域 的 結(jié) 束 ， 也 是 另 一 個(gè) 區(qū) 域 的 開 始 ， 利 用 該 特 征 可 以 分 割 圖 像 。 因 此 ， 它 是 圖 像 分 割 依 賴 的 重 要 特 征 。 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 。其中 T1 滿足 ，H (x)為灰度直方圖。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 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) 。 類 1 中 的 像 素 總 數(shù) 為， 平 均 灰 度 為 ， 方 差 為 ； 類 2 中 的 像 素 總 數(shù) 為 ， 平)(1W)(1M)(1?)(2kW均 灰 度 為 ， 方 差 為 ； 所 有 圖 像 像 素 的 平 均 值 為 。 因 此 這 種 方 法 是 閾 值 自 動(dòng) 選 取 的 較 優(yōu) 方 法 。 基 本 思 想 是 ： 取一 個(gè) 閾 值 T0， 將 圖 像 像 素 按 灰 度 大 小 分 為 大 于 等 于 T0 和 小 于 T0 兩 部 分 ， 然后 求 出 兩 部 分 像 素 的 平 均 值 方 差 （ 類 間 方 差 ） 和 兩 個(gè) 類 各 自 的 均 方 差2B?（ 類 內(nèi) 方 差 ） ， 找 出 使 兩 個(gè) 方 差 比 最 大 的 閾 值 T， 該 閾 值 即 為 二 值2A?2A化 圖 像 的 最 佳 閾 值 。 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 。（ 1） 迭 代 式 閾 值 選 擇迭 代 式 閾 值 選 擇 方 法 的 基 本 思 想 是 ： 開 始 時(shí) 選 擇 一 個(gè) 閾 值 作 為 初 始 值 ，然 后 按 照 某 種 策 略 不 斷 改 進(jìn) 這 一 估 計(jì) 值 ， 直 到 滿 足 給 定 的 準(zhǔn) 則 為 止 。 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 。彩 色 圖 像 由 RGB 空 間 變 換 為 YCbCr 空 間 的 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系 為 ：Y=＋ ＋ （ 21）Cb=－ － ＋ ＋ 128 （ 22）Cr =－ － ＋ 128 （ 23）彩 色 圖 像 由 YCbCr 空 間 變 換 為 RGB 空 間 的 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系 為 ：R=Y+(Cr－ 128) （ 23）G=Y－ (Cb－ 128)－ (Cr－ 128) （ 24）B=Y+(Cb－ 128) （ 25）所 以 ， 最 終 我 們 得 到 RGB 顏 色 和 灰 度 值 的 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系 ：Gray=++ （ 26）得 到 的 灰 度 圖 如 圖 22 所 示 。 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 。 假 定 輸入 圖 像 中 的 一 個(gè) 像 素 的 灰 度 級(jí) 為 Z， 經(jīng) 過 T(Z)函 數(shù) 變 換 后 輸 出 圖 像 對(duì) 應(yīng) 的 灰度 級(jí) 為 Z， 其 中 要 求 Z 和 Z 都 要 在 圖 像 的 灰 度 范 圍 之 內(nèi) 。 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 。 如 果 是 彩 色 的 256 色 圖 ， 則 經(jīng) 過 圖 像 處 理 算 法 后 ，可 能 會(huì) 產(chǎn) 生 不 屬 于 這 256 種 顏 色 的 新 顏 色 ， 而 真 彩 色 RGB 圖 像 必 須 用 三 個(gè)與 圖 像 尺 寸 相 同 的 矩 陣 來 存 儲(chǔ) ， 這 樣 計(jì) 算 代 價(jià) 過 大 。灰 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) 。 彩 色 位 圖 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ，難 以 處 理 ， 灰 度 圖 較 簡(jiǎn) 單 ， 易 于 處 理 。采 集 所 得 原 始 圖 片 （ 車 牌 定 位 演 示 ） 如 圖 21 所 示 。 車 牌 定 位 預(yù) 處 理 目 標(biāo) 是 突 出 車 牌 區(qū)域 的 特 征 ， 抑 制 其 它 無 用 的 特 征 。 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 。 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)指標(biāo)在 車 牌 定 位 方 面 ， 在 對(duì) 目 前 常 用 方 法 的 原 理 和 存 在 問 題 分 析 的 基 礎(chǔ) 上 ，本 文 采 用 數(shù) 學(xué) 形 態(tài) 學(xué) 的 方 法 ， 并 根 據(jù) 車 牌 的 長(zhǎng) 寬 比 例 剔 除 非 車 牌 區(qū) 域 。 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 。如 有 研 究 者 提 出 使 用 一 種 前 饋 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 進(jìn) 行 識(shí) 別 ， 這 種 方 法 無 需 特 征 提 取 和模 板 匹 配 ， 由 網(wǎng) 絡(luò) 自 動(dòng) 識(shí) 別 字 符 。 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 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) 。 有 研 究 人 員 提 出 了 基 于 關(guān) 鍵 點(diǎn) 的 模 板 匹 配 算法 ， 即 只 對(duì) 字 符 的 關(guān) 鍵 點(diǎn) 進(jìn) 行 提 取 ， 使 用 關(guān) 鍵 點(diǎn) 進(jìn) 行 模 板 匹 配 。 基 于 模 板 匹 配 的 OCR 算 法 ：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）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 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 。 ShyangLih Chang， LiShienChen 等 人 提 出 了 一 種 彩 色 邊 緣 檢 測(cè)的 車 牌 定 位 方 法 。 不 過 該 方 法 在 車 牌 區(qū) 域 顏 色 與 附 近 顏 色 非 常 相 識(shí) 時(shí) ， 車 牌 的定 位 誤 差 會(huì) 有 所 增 加 。 然 后 投 影 法分 割 出 潛 在 的 各 種 底 色 的 車 牌 區(qū) 域 ， 接 著 計(jì) 算 出 原 圖 中 的 車 牌 區(qū) 域 位 置 ， 并用 同 樣 的 方 法 對(duì) 它 進(jìn) 行 彩 色 分 割 ， 以 便 進(jìn) 一 步 對(duì) 車 牌 區(qū) 域 進(jìn) 行 字 符 切 割 。 因 為 抽 稀 后 的 圖 像 保 持 了 原 圖的 色 彩 分 布 信 息 ， 因 此 對(duì) 抽 稀 后 的 圖 像 作 車 牌 定 位 ， 進(jìn) 而 可 計(jì) 算 得 到 原 圖 中的 車 牌 區(qū) 域 。 近 年 來 ， 國(guó) 內(nèi) 在 這 方 面 作出 嘗 試 的 有 上 海 交 通 大 學(xué) 的 趙 雪 春 等 人 ， 他 們 提 出 了 一 種 彩 色 分 割 及 多 級(jí) 混合 集 成 分 類 器 的 車 牌 自 動(dòng) 識(shí) 別 方 法 。 劉 偉銘 ， 趙 雪 平 也 提 出 了 一 種 基 于 掃 描 行 的 汽 車 牌 照 定 位 算 法 。 東 南 大 學(xué) 的 富 煜 清 等 人 提 出 了 利 用 掃 描 行 離 差 數(shù) 據(jù) 、 有 效 谷 峰 點(diǎn) 特征 及 先 驗(yàn) 知 識(shí) 來 初 步 定 位 車 牌 區(qū) 域 ， 并 提 出 了 利 用 邊 緣 檢 測(cè) 和 Hough 變 換進(jìn) 行 傾 斜 車 牌 校 正 的 算 法 及 車 牌 上 下 界 精 確 定 位 算 法 。 如 利 用 邊 緣 檢 測(cè) 和 Hough 變換 進(jìn) 行 傾 斜 車 牌 校 正 的 算 法 及 車 牌 上 下 界 精 確 定 位 。 該 方 法 具 有 一 定 抗 噪 性 ，但 需 對(duì) 車 輛 與 攝 像 頭 距 離 及 車 牌 位 置 作 一 些 限 定 ， 另 外 ， 遺 傳 算 法 的 計(jì) 算 量較 大 。 等 提 出 了 應(yīng) 用 人 工 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 進(jìn) 行 車 牌 定 位 的 方 法 ， 取 得 了 一定 成 效 ， 不 過 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 訓(xùn) 練 需 要 較 多 樣 本 ， 同 時(shí) 耗 時(shí) 較 長(zhǎng) 。 一 些 傳 統(tǒng) 的 定 位 技 術(shù) 在 復(fù) 雜 背景 、 圖 像 變 形 、 噪 聲 污 染 嚴(yán) 重 的 情 況 下 ， 無 法 達(dá) 到 有 效 的 識(shí) 別 。二 是 基 于 數(shù) 學(xué) 形 態(tài) 學(xué) 、 小 波 分 析 、 遺 傳 算 法 、 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 等 數(shù) 學(xué) 工 具 的 車牌 定 位 方 法 。 該 方 法 采 用 最 大 方 差 法 來 進(jìn)行 二 值 化 閾 值 的 選 取 ， 并 對(duì) 二 值 化 后 的 圖 像 進(jìn) 行 水 平 掃 描 ， 找 出 候 選 區(qū) 域 。 南 京 航 空 航 天大 學(xué) 的 劉 效 靜 、 成 瑜 提 出 了 基 于 車 牌 文 字 特 點(diǎn) 的 自 動(dòng) 掃 描 識(shí) 別 算 法 ， 該 方 法利 用 汽 車 牌 照 中 文 字 筆 畫 變 化 頻 率 比 較 穩(wěn) 定 的 特 點(diǎn) ， 設(shè) 定 閾 值 ， 通 過 掃 描 確定 上 下 界 位 置 和 左 右 界 位 置 。 也 可 利 用 多 個(gè) 特 征 聯(lián) 合 求 解 。 例 如 基于 灰 度 特 征 ， 對(duì) 二 值 化 圖 像 求 垂 直 方 向 的 梯 度 ， 根 據(jù) 車 牌 特 征 選 擇 適 當(dāng) 的 閾值 ， 或 者 逐 行 掃 描 ， 求 圖 像 灰 度 的 變 化 ， 選 擇 適 當(dāng) 的 閾 值 。 車 牌 圖 像 一 般 是 在 室 外 拍 攝 的 ， 其 背 景 往 往 很 復(fù) 雜 ， 可能 包 括 自 然 場(chǎng) 景 中 的 人 、 其 它 車 輛 、 樹 木 等 ； 拍 攝 的 光 照 條 件 也 因 拍 攝 時(shí) 間 、地 點(diǎn) 、 天 氣 等 條 件 的 不 同 而 不 同 。 在 這 類 定 位 方 法 中 ， 又 大 致 有 三 種 定 位 方 法 。 前 ， 國(guó) 內(nèi) 外 車 牌 定 位 的 方 法 可 分 為 兩 大 類 ， 一 類 是 基 于 黑 白 圖 像 的車 牌 定 位 方 法 ， 另 一 類 是 基 于 彩 色 圖 像 的 車 牌 定 位 方 法 。 國(guó) 內(nèi) 車 牌 還 有 單 層 和 雙 層 車 牌 之 分 ，92 式 和 2021 式 車 牌 之 分 。（ 5） 國(guó) 外 許 多 國(guó) 家 汽 車 牌 照 的 底 色 和 字 符 顏 色 通 常 只 有 對(duì) 比 度 較 強(qiáng) 的 兩種 顏 色 (例 如 韓 國(guó) ， 其 車 牌 底 色 為 紅 色 ， 車 牌 上 的 字 符 為 白 色 )， 而 我 國(guó) 汽 車牌 照 僅 底 色 就 有 藍(lán) 、 黃 、 黑 、 白 等 多 種 顏 色 ， 字 符 顏 色 也 有 黑 、 紅 、 白 等 若干 種 顏 色 。 由 于 環(huán) 境 、 道 路 或 人 為 因 素 造 成 汽 車 牌 照 污 染 嚴(yán) 重 ，