【正文】 值 。取 圖 像 f(i,j)中 的 像 素 點 (m,n)， 并 取 其 鄰 域 S，S 通 常 為 矩 形 ， 鄰 域 內(nèi) 共 有M 個 像 素 ， 求 所 有 像 素 的 平 均 值 ， 該 平 均 值 即 為 像 素 點 (m, n)處 的 灰 度 ， 點(m, n)一 般 位 于 S 的 中 心 。(3)維 納 濾 波 法維 納 濾 波 主 要 用 于 存 在 較 大 噪 聲 的 圖 像 濾 波 的 過 程 中 ， 它 能 夠 從 噪 聲 中 提取 信 號 波 形 ， 通 過 維 納 濾 波 后 所 得 到 的 圖 像 在 整 體 上 較 為 平 滑 。 與 其 它 濾波 相 比 ， 維 納 濾 波 具 有 其 優(yōu) 越 的 特 性 ， 它 可 以 很 好 的 保 存 圖 像 邊 緣 和 高 頻 細(xì) 節(jié)信 息 ， 同 時 特 別 是 對 于 含 有 白 色 噪 聲 的 圖 像 有 較 好 的 濾 波 效 果 。維 納 濾 波 前 后 對 比 如 圖 37 所 示 。 在 現(xiàn) 實 生 活 中 ， 存 在 許 多 二 值 圖 像 ， 例 如書 本 文 字 、 采 集 到 的 指 紋 ， 設(shè) 計 的 圖 紙 ， 因 為 圖 像 二 值 化 的 眾 多 優(yōu) 點 導(dǎo) 致 我們 常 常 把 本 身 是 有 灰 度 的 圖 像 變 成 二 值 化 圖 像 再 處 理 ， 這 樣 能 夠 使 車 牌 識 別系 統(tǒng) 提 高 處 理 效 率 ， 加 快 處 理 速 度 ， 降 低 處 理 成 本 。二 值 化 的 關(guān) 鍵 點 是 要 找 到 恰 當(dāng) 的 閾 值 ， 此 閾 值 用 來 分 隔 對 象 與 背 景 。局 部 閾 值 法 則 根 據(jù) 圖 像 像 素 的 本 身 性 質(zhì) 和 局 部 特 性 來 確 定 像 素 的 閾 值 的 ， 典型 的 局 部 閾 值 方 法 主 要 是 Bernsen 算 法 ， 圖 像 的 局 部 性 質(zhì) 基 本 上 不 受 外 界 環(huán) 境的 影 響 。全 局 閾 值 二 值 化 方 法 確 定 一 個 閾 值 ， 此 閾 值 是 由 圖 像 的 灰 度 分 布 確 定 的 ， 通常 在 圖 像 不 太 復(fù) 雜 的 情 況 下 使 用 ， 典 型 的 全 局 閾 值 二 值 化 方 法 主 要 是 Ostu 方法 。動 態(tài) 閾 值 法 是 依 據(jù) 三 個 因 素 ： 該 像 素 灰 度 值 、 周 圍 像 素 的 灰 度 值 、 該 像 素 的坐 標(biāo) 位 置 來 確 定 閾 值 ， 因 此 ， 該 方 法 較 為 全 面 ， 但 是 計 算 量 大 ， 處 理 速 度 慢 。記 為 對 象 與 背 景 的 分 割 閾 值 ， 目 標(biāo) 像 素 數(shù) 占 圖 像 比 例 為 ， 平 均 灰 度 為t 0?。 圖 像 的 總 平 均 灰 度 為 ：0?1?1?。 對 大 津 法 可 作 如 下22??g t理 解 ： 該 式 實 際 上 就 是 類 間 方 差 值 ， 閾 值 分 割 出 的 對 象 和 背 景 兩 部 分 構(gòu) 成 了整 幅 圖 像 ， 而 對 象 取 值 ， 概 率 為 ， 背 景 取 值 ， 概 率 為 ， 總 均 值 為00?1?1?， 根 據(jù) 方 差 的 定 義 即 得 該 式 。?方 法 1:假 設(shè) 圖 像 點 處 的 灰 度 值 為 ， 灰 度 級 為 ， 不 妨 假 設(shè)MN?),(ji ),(jif取 值 。方 法 2：代 表 對 象 中 心 灰 度 ， 代 表 背 景 的 中 心 灰 度 ， 代 表 整 幅 圖 像 的)(0t )(1t??中 心 灰 度 ， 為 了 圖 像 能 分 割 效 果 更 好 ， 那 么 分 割 出 的 對 象 要 盡 量 遠(yuǎn) 離 圖 像 中心 ， 即 或 盡 量 大 ， 同 樣 地 ， 分 割 出 的 背 景 也 盡 量 遠(yuǎn) 離 中 心 ，20)(??t|)(|0?t即 或 盡 量 大 ， 由 于 希 望 兩 者 都 大 ， 于 是 有 ：1)(|1兩 者 之 加 權(quán) 和 最 大 ： (323)])())([ 21201mt0 ????????? tttMaxArg兩 者 之 積 最 大 ： (324)( 21201t0 tt注 意 到 有 ， 且 ， 因 此 有 ：)()(0t??)()10t?。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 17 Otsu 方 法 流 程 圖 如 圖 38 所 示 。 所 以 ， 本 文 采 取Ostu 的 方 法 進(jìn) 行 車 牌 二 值 化 ， 取 得 較 好 的 效 果 ， 如 圖 39 所 示 。figure(1)。imshow(BWPlate)。 39。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 19 第四章 車牌定位及實現(xiàn)基 于 邊 界 分 割 方 法 最 基 本 的 處 理 就 是 邊 緣 檢 測 。 本 文 提 出 的 車 牌 定 位 方 法 主 要 就 是 基 于 邊 緣 檢 測 和 投 影 的 方 法 ， 所 以做 好 邊 緣 檢 測 是 實 現(xiàn) 車 牌 識 別 的 第 一 步 。 邊 緣 包 含 了 圖 像大 部 分 的 信 息 ， 在 物 體 邊 緣 兩 側(cè) 的 形 狀 、 灰 度 、 紋 理 特 征 區(qū) 別 非 常 的 明 顯 。 邊 緣 檢 測 在 數(shù) 字 圖 像處 理 領(lǐng) 域 應(yīng) 用 的 非 常 的 廣 泛 。 在 實 際 運 用 中 ， 主 要 采 取 以 下 幾 種 方 法 進(jìn) 行邊 緣 檢 測 ：(1)空 域 微 分 算 子 。 基 于 這 個 特 點 ， 為 了 比 較好 的 確 定 邊 緣 像 素 點 ， 可 以 利 用 比 較 好 的 求 導(dǎo) 算 子 對 圖 像 各 個 像 素 點 進(jìn) 行 一 階或 二 階 微 分 。 rsobel 算 子 和 sobel 算 子 屬 于 空域 微 分 算 子 。 該 方 法 比 較 直 觀 ， 將 許 多 像 素 點 擬 合 一 個 曲 面 ， 然 后 求 這 個連 續(xù) 曲 面 某 像 素 點 的 梯 度 。 它 是 基 于 小 波 分 析 原 理 檢 測 邊 緣 。 利 用 數(shù) 學(xué) 形 態(tài) 學(xué) 作 為 檢 測 邊 緣 的 工 具 ， 能夠 在 有 效 的 去 除 噪 聲 的 同 時 保 留 原 圖 像 的 細(xì) 節(jié) 信 息 ， 具 有 很 好 的 效 果 。 邊 緣 檢 測 算 子 Roberts 算 子 Roberts 交 叉 算 子 用 一 種 簡 單 的 近 似 方 法 來 計 算 梯 度 幅 度 值 ： (41)]1,[],1[],1[],],[ ?????jifjifjifjifjiG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(nèi) 插 點 處 計 算 。 ],[jiRoberts 應(yīng) 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 。 考 慮 一 下 圖 41 中 所 示 的 點 周 圍 點 的 排 列 。 Sobel 算 子 對 于 像 素 的 位 置的 影 響 做 了 加 權(quán) ， 可 以 降 低 邊 緣 模 糊 的 程 度 ， 因 此 在 現(xiàn) 實 中 得 到 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 拉 普 拉 斯 算 子等 效 為 階 躍 邊 緣 二 階 導(dǎo) 數(shù) 。 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(dǎo) 數(shù) 為 ： (410)?2yf?],1[]),[2],1[( jifjifji ????將 式 49 與 410 通 過 數(shù) 學(xué) 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(jìn) 行 改 進(jìn) ， 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(quán) 重 更 大 ， 如 式 412 所 示 。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 。 LOG 算 子Marr 和 Hildreth 將 高 斯 濾 波 和 拉 普 拉 斯 邊 緣 檢 測 相 結(jié) 合 ， 創(chuàng) 造 出 了 拉 普拉 斯 高 斯 算 法 ， 又 被 稱 為 LOG 算 法 。 由 于 LOG 算 法 采 用 平 滑 的 方 法 會 導(dǎo) 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 。 即 先 進(jìn) 行 圖 像 平 滑 ， 在 進(jìn) 行 圖 像 卷 積 ， 最 后 定 位 邊 緣 點 。(2)邊 緣 點 定 位Canny 指 出 用 梯 度 方 向 的 二 階 導(dǎo) 數(shù) 的 零 交 叉 作 為 判 別 邊 緣 點 的 準(zhǔn) 則 。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(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 24 (b) Sobel 效果 (c) Canny 效 果南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)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(jìn) 行 邊 緣 檢 測 ， 檢 測 出 的 圖 像 可 以 能 夠 很 快 的 進(jìn) 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(qiáng) 后 的 圖 像 WIsrc=；%Sobel邊 緣 檢 測SobelImg=edge(src,39。)；SobelImg=bwareaopen(SobelImg,20)；%保 存 數(shù) 據(jù)=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(jù) 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 。(2)車 牌 底 色 一 般 與 車 身 顏 色 、 字 符 顏 色 有 較 大 差 異 。(4)車 牌 內(nèi) 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(nèi) 部 都 有 比 較 均 勻 的 灰 度 。 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(yīng) 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(chǎn) 生 的 ， 物 體 的 邊 緣 兩 側(cè) 的 形 狀 ， 結(jié)構(gòu) ， 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(shè) 計 的 。 這 些 算 子 各 具 特 色 ， 各 有 特 點 ， 本 次 設(shè) 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(jīng) 過多 次 驗 證 ， 此 算 法 處 理 的 效 果 比 較 好 ， 能 夠 準(zhǔn) 確 定 位 車 牌 ， 從 而 為 車 牌 的 準(zhǔn) 確分 割 打 下 基 礎(chǔ) 。該 方 法 由 于 采 用 了 多 層 感 知 器 ， 定 位 比 較 準(zhǔn) 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 。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 27 該 方 法 定 位 比 較 準(zhǔn) 確 ， 但 抗 干 擾 能 力 差 ， 反 應(yīng) 速 度 慢 ， 要 求 圖 像 噪 聲 干 擾比 較