【正文】 境的配置 12 下載所需工具并安裝 12 Qt應(yīng)用程序開發(fā) 15第5章 車牌識別算法研究 20 算法構(gòu)成 20 預(yù)處理 20 HSV彩色分割 20 車牌定位 21 車牌輪廓粗略定位和分級判斷 22 基于投影法的精確定位 23 字符切割 23 預(yù)處理 24 切割 24 字符歸一化 25 字符識別 25 識別算法概述 25 彈性模板匹配算法 25 本章小結(jié) 26第6章 系統(tǒng)調(diào)試 27 運行平臺 27 系統(tǒng)功能測試 27 車牌識別結(jié)果展示 30 30 31 其他情況 33結(jié)論 36參 考 文 獻 37致 謝 39附錄1：英文文獻 1附錄2：英文翻譯 13II基于ARM的車牌識別系統(tǒng)界面設(shè)計基于ARM的車牌識別系統(tǒng)界面設(shè)計第1章 緒論 課題研究的背景及意義隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)悄然進入人們生活，道路上的車輛也越來越多。汽車交通這個人類文明的象征，在為人們提供各種方便的同時，也給人民帶來了種種困擾，向人類提出了巨大的挑戰(zhàn)。如何更好的管理控制上路車輛以有效地減少違章交通事件頻繁發(fā)生，已經(jīng)成為交通監(jiān)管部門的重要任務(wù)[1]。智能交通系統(tǒng)中使用的許多設(shè)備都運行在室外，必須考慮到設(shè)備在冬季嚴寒、夏季酷熱、南方潮濕等惡劣氣候和環(huán)境下能否保證正常穩(wěn)定地工作，環(huán)境適應(yīng)能力強將是智能交通系統(tǒng)設(shè)備選型工作中首先必須考慮的重要因素之一，而這恰恰正是嵌入式一體化產(chǎn)品的特點之一。對嵌入式一體化產(chǎn)品來說，其設(shè)備的獨立性使其可以很靈活地嵌入到各類應(yīng)用系統(tǒng)中，作為其中的一個功能模塊，對新系統(tǒng)來說大大減少了整個系統(tǒng)的耦合性，降低了其復(fù)雜性和故障發(fā)生概率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和易維護性；對舊系統(tǒng)改造和升級中，可以盡可能地利用原有系統(tǒng)或設(shè)備，添加或升級其中某一個功能模塊，對整個系統(tǒng)也只需很小的改動(如接口部分等)，從整體上大大節(jié)約了投資，增加了系統(tǒng)效益。有越來越多的用戶和專業(yè)人士看好智能交通領(lǐng)域的嵌入式一體化產(chǎn)品的應(yīng)用前景，也有不少廠家進行了這方面產(chǎn)品的研究和開發(fā)。其以計算機為基礎(chǔ)，以通信技術(shù)為載體，以消費產(chǎn)品為對象，引入各類傳感器，接入因特網(wǎng)，并適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境。嵌入式系統(tǒng)是一種軟件以固態(tài)化形式出現(xiàn)而又無多余軟件，硬件亦無多余存儲器，可靠性高，成本低，體積小，功耗少的非計算機系統(tǒng)。與通用型計算機系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)性能高、價格低、工作穩(wěn)定、工作模塊化、與用戶的接口簡單、可用電池供電、抗干擾能力強、適應(yīng)于全天候應(yīng)用、便于安裝和隱藏、面向特定應(yīng)用，可根據(jù)需要靈活定制。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛，可以說在現(xiàn)代工作生活中無處不在。嵌入式系統(tǒng)是一個分散的工業(yè)，充滿了競爭、機遇與創(chuàng)新，沒有哪一個處理器或操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場。因此嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的產(chǎn)品和技術(shù)留給各行業(yè)中小規(guī)模公司創(chuàng)新的余地很大研。車牌識別技術(shù)的研究早在20世紀90年代就已經(jīng)開始了。在車牌識別系統(tǒng)研究中，許多的新技術(shù)和新方法被不斷地提出并應(yīng)用，例如圖像處理技術(shù)、模糊數(shù)學(xué)理論、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法等等，也有人將一些傳統(tǒng)方式和高新技術(shù)相結(jié)合來進行應(yīng)用，但到目前為止，由于各種客觀的不利環(huán)境因素存在，還沒有一種解決辦法可以作為最有效的方法，來解決應(yīng)用中的所有技術(shù)難題，它們在系統(tǒng)的準確性和實時性方面雖都有其自己的解決辦法和設(shè)計方案，但健壯性和魯棒性均達不到理想要求。國外在這方面的研究工作開展較早。同時代，還誕生了面向被盜車輛的第一個實時自動車牌監(jiān)測系統(tǒng)。EunRyung等利用圖像中的顏色分量，對車輛牌照進行定位識別，其中提到了三種方法:①以Hough變換為基礎(chǔ)的邊緣檢測定位識別；②以灰度值變換為基礎(chǔ)的識別算法；③以HVS彩色模式為基礎(chǔ)的車牌識別系統(tǒng)，%、85%、%。目前，以色列的Hi—Teeh公司研制的多種see/CarSystem，適用于幾個不同國家的車牌識別。此外日本、德國等發(fā)達國家都有適合自己本國車牌的識別系統(tǒng)。從目前一些產(chǎn)品的性能來看，車牌識別系統(tǒng)的識別率和識別速度都有待提高。 國際上的車輛牌照識別系統(tǒng)公司名產(chǎn)品名識別率識別速度Hi_tech LtdSee/Car Chinese%500msOptasia LtdVLPRS%400ms2sAsia VisionVECON%1s關(guān)于車牌識別的研究，國內(nèi)外學(xué)者己經(jīng)作了大量的工作，但仍然存在一些問題，比如車牌圖像的傾斜、車牌自身的磨損、光線的干擾都會影響到定位的精度。目前已有的方法很多，但其效果與實際的要求相差很遠，難以適應(yīng)現(xiàn)代化交通系統(tǒng)高速度、快節(jié)奏的要求。 本文主要研究的內(nèi)容車輛牌照是機動車唯一的管理標(biāo)識符號，在交通管理中具有不可替代的作用，因此車輛牌照識別系統(tǒng)應(yīng)具有很高的識別正確率，對環(huán)境光照條件、拍攝位置和車輛行駛速度等因素的影響應(yīng)有較大的容閾，并且要求滿足實時性要求。2) 在Tiny4412開發(fā)平臺上，完成基于V4L2的視頻驅(qū)動開發(fā)，實現(xiàn)了USB攝像頭實時圖像采集；3) 預(yù)處理：進行HSV彩色分割，得到H、S通道圖像，并把H、S圖像點的像素值與閾值進行比較，進行閾值化，再進行濾波和形態(tài)學(xué)等處理；4) 車牌定位：采用輪廓檢測并分級判斷的策略，得到最終的車牌區(qū)域圖像，并且再進行精確定位，得到去除邊框，錨點的車牌照圖像，最后進行歸一化；5) 字符分割：對已完成定位的車牌進行基于投影法的字符分割及歸一化；6) 字符識別：對分割出來的字符通過改進的模板匹配算法進行識別；39第2章 相關(guān)技術(shù)和理論車牌識別系統(tǒng)是多種技術(shù)的集合體，一般而言，它涉及到數(shù)字圖像處理、計算機視覺、模式識別、數(shù)字視頻處理等多項技術(shù)。 OpenCVOpenCV 的全稱是：Open Source Computer Vision Library。它輕量級而且高效——由一系列 C 函數(shù)和少量 C++ 類庫構(gòu)成，所有代碼都經(jīng)過優(yōu)化，計算效率很高，因為，它更專注于設(shè)計成為一種用于實時系統(tǒng)的開源庫。它的一個目標(biāo)是提供友好的機器視覺接口函數(shù)，從而使得復(fù)雜的機器視覺產(chǎn)品可以加速面世。 OpenCV的結(jié)構(gòu) OpenCV有以下特點：開放的C/C++源碼， 基于Intel處理器指令集開發(fā)的優(yōu)化代碼， 統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)和功能定義，強大的圖像和矩陣運算能力， 方便靈活的用戶接口，同時支持MSWINDOWS、LINUX平臺。 QT軟件Qt是一個跨平臺的C++圖形用戶界面庫，由挪威 TrollTech公司出品,它的目的是提供開發(fā)應(yīng)用程序用戶界面部分所需要的一切[3]，主要是通過匯集C++類的形式來實現(xiàn)這一目的。Qt支持所有Unix系統(tǒng)，當(dāng)然也包括Linux系統(tǒng)，還支持 Windows等系統(tǒng)。而且很容易擴展，允許真正地組件編程。Qt是一個支持多操作系統(tǒng)平臺的應(yīng)用程序開發(fā)框架，他的開發(fā)語言是C++。由于Qt出現(xiàn)，使得UNIX和LINUX這些操作系統(tǒng)以更加方便精美的人機界面走進普通用戶。值得一提的是Qt的類庫等價于MFC的開發(fā)庫，但Qt的類庫是支持跨平臺的類庫，就是說Qt類庫封裝了不同操作系統(tǒng)的訪問細節(jié)。（2）面向?qū)ο螅篞t的良好封裝機制使得Qt的模塊化程度非常高，可重用性較好，對于用戶開發(fā)來說是非常方便。各個對象之間可以相互不了解就可以捆綁在一起完成需要的功能。 車牌特征車牌是安裝在機動車特定位置具有特定大小的矩形金屬牌，車牌號是機動車的唯一身份標(biāo)識。國內(nèi)常見車牌主要分黃底黑字、藍底白字、黑底白字三種其灰度圖像則為白底黑字、黑底白字兩種。這七個字符的首位為省名縮寫(漢字)，次位為英文字母，第三和第四位為英文字母或者阿拉伯?dāng)?shù)字，末三位字符均為數(shù)字。車牌區(qū)域特征：（1）車牌區(qū)域內(nèi)的邊緣灰度直方圖具有兩個明顯且分離的分布中心。（3）車牌區(qū)域的灰度分布特征：字符像素灰度值基本一致，背景灰度值也基本一致，且字符灰度值與背景灰度值差距較大，字符與背景交界處灰度變化較大，穿過車牌的水平直線其灰度呈現(xiàn)連續(xù)的峰、谷、峰的分布。 系統(tǒng)評價指標(biāo)在系統(tǒng)設(shè)計時，必須給出評價系統(tǒng)性能的指標(biāo)，這是我們設(shè)計和評價系統(tǒng)的標(biāo)準和依據(jù)。準確性：這是車輛識別系統(tǒng)的第一要素?？焖傩裕含F(xiàn)代化交通需要快節(jié)奏管理，尤其在路橋收費口等處，要求系統(tǒng)處理牌照的時間越短越好。經(jīng)濟性：經(jīng)濟性與系統(tǒng)的軟硬件配置密切相關(guān)，經(jīng)濟性良好的系統(tǒng)更具有市場生命力。第3章 車牌識別系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計原則本系統(tǒng)設(shè)計遵循以下原則：1. 要遵循國內(nèi)的牌照標(biāo)準。對于車前牌照的尺寸均為44 cm長，14 cm寬，共有7個或8個字符。接著是一個點“.”，后面的汽車編號，一般為5位數(shù)字，即從00001 ^99999。每個模塊具有一定的獨立性，可以分別編寫，最后集成。本系統(tǒng)采用OpenCV進行程序設(shè)計，支撐的運行環(huán)境可以是PC機上的Windows 95/98/NT/2000/XP、Linux系統(tǒng)和Tiny4412開發(fā)平臺。 需求分析需求分析的任務(wù)是確定待開發(fā)軟件的功能、性能、數(shù)據(jù)、界面等要求，從而確定系統(tǒng)的邏輯模型。由于開發(fā)人員熟悉計算機但不熟悉應(yīng)用領(lǐng)域的業(yè)務(wù)，用戶熟悉應(yīng)用領(lǐng)域的業(yè)務(wù)但不熟悉計算機，因此對于同一個問題，開發(fā)人員和用戶之間可能存在認識上的差異?？梢哉f，需求分析的好壞將直接影響到所開發(fā)軟件的成敗。(3)系統(tǒng)的性能要求：車牌識別系統(tǒng)在實際中需要有較強的適應(yīng)性，本系統(tǒng)必須具有計算速度快、計算結(jié)果滿足工程精度的要求、對硬件和支撐軟件的要求，在運行過程中出現(xiàn)異常情況(如不合法或超出范圍的輸入 數(shù)據(jù)、非法操作、數(shù)組越界、資源故障等)時應(yīng)采取的行動以及希望顯示的信息；車牌自動識別系統(tǒng)的應(yīng)用與現(xiàn)場背景、天氣狀況、車輛行駛的速度、車牌的標(biāo)準參數(shù)和圖像拍攝的質(zhì)量等有很大的關(guān)系，因此在需求分析階段，必須將這些因素與用戶的需求結(jié)合起來考慮，以求以最短的時間滿足需求 概要設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計圖本系統(tǒng)主要包括三個關(guān)鍵部分：車牌定位部分，字符切割部分和字符識別部分。（2）車牌定位模塊：對上一步生成的二值化圖像進行輪廓檢測，并分級判斷，識別出車牌區(qū)域并歸一化。（4）字符識別模塊：讀取待識別字符圖像和標(biāo)準字符庫圖像，完成兩者的匹配，輸出匹配度最高的模板字符。 利用CMake編譯OPenCV(1) 打開CMake，點擊Configure配置按鈕。 CMake選擇指定生成器(2) CMake 編譯界面，勾選生成列表中的WITH_OPENGL和WITH_QT兩項，其他項最好不要改動 初步的編譯界面(3) 再次點擊Configure按鈕，紅色消失，生成makefile文件 編譯生成makefile文件(4) 打開cmd，進入剛才設(shè)置的目標(biāo)路徑，輸入mingw32make命了開始編譯，編譯好后再執(zhí)行mingw32make install.(5) 編譯完成后，配置Qt的OpenCV開發(fā)環(huán)境，拷貝OpenCV安裝目錄下的build/include、CMake目標(biāo)路徑下經(jīng)過MinGW編譯后生成的bin目錄和lib目錄。最后將bin目錄添加到系統(tǒng)變量 編輯環(huán)境變量(6) 上述步驟都完成后，即可在Qt中調(diào)用OPenCV函數(shù)庫。其采用了一種全新的、可選的被稱為“信號與槽”的對象問通信機制，以代替老的、不安全的回調(diào)技術(shù)；并且提供傳統(tǒng)的事件模型用以處理諸如鼠標(biāo)點擊、擊鍵等動作。大部分Qt的應(yīng)用程序可以經(jīng)過簡單的編譯、窗口大小重設(shè)移植到Qt程序中，編寫Qt應(yīng)用程序的主要工作是基于已有的Qt類編寫用戶類?，F(xiàn)在詳細的描述程序設(shè)計時所涉及的幾個關(guān)鍵點。Qt的窗口部件易用且富有彈性，能夠適應(yīng)子類的特殊要求。Qt的窗口部件不能任意的分為控件和容器，所有的窗口部件既是控件又是容器。窗口部件是QWidget或其子類的實例，自定義的則通過子類化得來。在編寫程序時要搞清各個部件的繼承關(guān)系，父部件是頂級部件，可以將其視為一個窗口，在其上添加其他部件作為子部件。對于任何一個使用Qt圖形用戶界面應(yīng)用程序，都正好存在一個QApplieation對象。創(chuàng)建主窗口部件最常用的方法是基于QWidget或QDialog類創(chuàng)建一個用戶類。在本程序中使用QWidget類創(chuàng)建用戶類，并使用戶類通過公有繼承派生于Qwidgct類。 新建一個基類是QWidget的Qt工程2) 布局和風(fēng)格在構(gòu)建窗口時需要注意用戶界面的風(fēng)格和布局。自定義風(fēng)格可以通過繼承QStyle、QCommonStyle或其他QCommenSlyle類來完成。所有從QObjeet或其子類派生的類都能夠包含信號和槽。槽(slot)是標(biāo)準的成員函數(shù)，它能夠連接到信號，但其是普通的對象成員函數(shù)?？梢詫⒑芏嘈盘柵c單個的槽進行連接，也可以將單個的信號與很多槽進行連接，甚至將一個信號與另一個信號相連也是可能的，這時無論第一個信號什么時候發(fā)射，系統(tǒng)都將立刻發(fā)射第二個信號。當(dāng)定義信號時必須使用Qt的宏SIGNAL0，定義槽時必須使用宏SLOT0[6]。 在label中顯示圖像5) 主要文件 主要文件6) 主要函數(shù) 主要函數(shù) 最終的交互界面第5章 車牌識別算法研究 算法構(gòu)成車牌自動識別系統(tǒng)是一個基于圖像處理、機器視覺、模式識別等技術(shù)的高度智能化的綜合集成系統(tǒng)。 車牌識別算法構(gòu)成其工作原理可簡要描述為：（1） 由攝像頭拍攝的含有車牌照的圖像經(jīng)過采集裝置輸入主機內(nèi)進行預(yù)處理。（3） 對定位好的拍照圖像進行預(yù)處理，并切割成單個字符圖像，經(jīng)過統(tǒng)一的歸一化處理后與模板字符進行匹配，找到最佳匹配字符并輸出。為了有利于后續(xù)的車牌定位，需要對采集到的圖像進行預(yù)處理，以除去零星噪點，干擾等。 HSV彩色分割 在基于顏色的數(shù)字圖像處理中經(jīng)常用到的顏色模型有RGB和HSV種模型,RGB模型中各像素值由紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)這3種顏色的亮度值疊加來表示。而HSV模型分別用色度(H)、飽和度(S)和亮度(V)3個分量表示每一個像素的顏色特性,分量V表示了亮度方面的信息,也即是光照條件方面的信息,而H和S兩個分量包含了圖像的彩色信息,如果舍棄V分量,只考慮H和S分量就是排除了光照條件的影響