车牌定位方法探讨

2009年8月 电 脑 学 习 车牌定位方法探讨 侯勇‘ 张洪明 第4期 摘 要：车牌定位是牌照自动识别系统中矗为关键的环节．是智能交通系统(ITS)中的核心技术。奉文对车牌定位的新方法、 新思路进行探讨和研究．目的在挥求通用的定位算法． 关键词：图1皇处理 牌照定位 小遗变换 中图分类号：-IP391．4文献标识码： A 文章编号：1002—2422(2009)04-0003-02 DiscussionOllLicensePlateLocationMethod HouYongZlmng80ngming Keyword： VehiclelicensephtelocationisthekeylinktOlicensephteautomaticidenticatiansystem,andisthekerneltech- nologyinintelligenttzansportationsystem．ThepapezcliscUSSe8andstudiesthenewmethodandthenewideaofv— ehiclelicenseplatelocationinordertoexplozetheusuallocationalgorithm． 、 I玎mgeProc．￡$s VehicleLicensePlateLocationWaveletTransform 车牌定位方法是图像处理技术、车牌特征以及小波分 析、神经网络等新工具的有效结合。车牌定位系统通常包括 图像预处理、牌照搜索、图像裁剪三个部分。 图像预处理包括将图片转换成灰度图；获得有用的图 像边缘并将其二值化；削弱背景干扰；牌照搜索以得到可能 的候选区域。区域裁剪是从候选区域中剔假取真，提取真正 的车牌。 车牌的定位过程如图1所示。圜唯罾骨聃 图1车牌定位流程图 1车牌定位方法 目前车牌定位的方法按图像色彩分为两大类：一类基 于黑白图像，另一类是基于彩色图像。 电源管理：Fullfeatured—SipportsRun，IdleandSle- 印modes 复位：设置复位开关 电池：3．7V锂离子电池 物理尺寸：主板尺寸为65x53x5．5mm 电源适配器：5V直流 外部连接器：Possibleintegration、CF卡、Sensor、Blue- tooth、SIMCard、其他 3．2存储器系统 存储器的物理实质是一组或多组具备数据输入输出和 数据存储功能的集成电路，用于充当设备缓存或保存固定 的程序及数据。 3．3电源 电源部分的关键问题是低功耗的设计问题，低功耗的 措施一般有：降低电压、降低时钟频率、选择低功耗器件等 等。本系统电源的提供有电池供电和市电供电两种。电池供 电功耗低、供电稳定、扛干扰能力好，但峰值性能不好。市电 供电要有相应的AC—DC的适配器，并在系统上配置相应的 线性稳压器进行DC—DC转换。 3．4服务程序的设计 智能手机系统中的服务程序主要有GUIServer和 GSM／GPRSServer，都是上层应用赖以实现的基础。为使系 统能够很好地支持浏览器及MMS等界面复杂的应用，具有 良好的可扩展性，系统中的GUIServer设计采用了客户批 服务器模式。服务进程与应用进程之间采用Linux提供的 消息队列进行通信。服务进程保存系统GUI环境的描述信 息，为应用进程提供注册及一些计算任务，如计算当前剪切 域内容等。此外，还负责显示桌面。 4结束语 随着智能手机的销量上升，设计者应将目光投向内置 的可编程图形、增长的处理功能及通信选项，以替换或增强 最具挑战性和最昂贵的嵌入系统部件之一：用户界面。经过 正确的设置，在便携智能手机上点击几下，就能连接到并管 理任何嵌入设备。智能手机作为嵌入设备的控制器，还可以 有多种应用，如工业控制器、门禁控制产品、医疗仪器、安保 系统、环境控制，甚至家居自动化设备，因此智能手机的开 发应用有着广阔的发展前景。 参考文献 【1】周立功．ARM嵌入式系统基础教程【M】．北京：北京航空航天 工业大学出版社，2005：150—2．53． f2J魏忠．嵌入式开发详解fM】．北京：电子工业大学出版社，2003： 100—230． 【3】刘文峰，李善平．LimLx与嵌入式系统[M1．北京：清华大学出版 社，2006—03：110—220． 收稿日期：2009—04-08 |f侯勇山东经贸职业学院讲师(山东，潍坊261011)，北京科技大学信息工程学院博士研究生(北京100083)。 ·3。 万方数据 黑白图像只具有灰度层次，用一个单值实函数f(x，y) 来表示，函数在某点的值称为此点的灰度级或亮度。彩色 图像不仅具有色彩的浓淡，而且易受各种光线作用的影 响，须用一个有值向量，或几个函数表示。 1．1基于黑白图像的车牌定位方法 黑白图像对于人的视觉而言．以灰度等级来体现图像 深浅程度。根据图像的灰度级来进行图像定位。结合车牌 特点对传统技术加以改进。 (1)基于特征的车牌定位法．车牌的特有特征：车牌 内的水平的字符之间的空白，边缘比较丰富。字符和牌照 底在灰度值上存在跳变点．具有丰富的纹理特征等。 (2)基于边缘检测的定位方法。图像的边缘是其周围 的像素灰度有阶跃变化的一系列的点的集合，是图像的最 基本特征。在汽车图像中，牌照K域内含有丰富的边缘(包 括水平边缘、垂直边缘和斜向边缘)。而其余K域则不具有 这个特点，故可通过边缘检测技术来寻找存在较多边缘的 Ⅸ域，再对图像进行特定的填充算法，直到图像中只留下 待识别的目标，从而达到牌照定位的目的。 (3)基于数学形态学的定位方法。数学形态学车牌定 位算法是利用牌照字符具有纵向纹理的特性．提取车牌图 像的垂直边缘并用于聚类算法进行二值化．再利用数 学形态学工具，进行膨胀和闭运算等一系列的形态学运 算，使得车牌区域形成闭合的连通矩形区域．然后通过标 记这些候选牌照区域并利用车牌的几何特性。 (4)基于小波变换的车牌定位。小波变换是一种窗口 面积固定但其形状可以改变、时间窗和频率窗都可以改变 的时频局部化分析方法。其基本思想是将原始信号通过伸 缩及平移后，分解为一系列具有不同空间分辨率、不同频 率特性和方向特性的f带信号．这些子带信号具有良好的 时域、频域等局部特征，这些特征可以用来表示原始信号 的局部特征．进而实现对信号时间、频率的局部化分析。 基于小波变换的车牌定位算法基本思路如下：车牌图 像的预处理，包括裁剪与灰度化，小波阀值消噪，然后进行 小波分解，即将一幅固定的图像，经过变换提供的一系列 运动图像．实际上，可以把函数看作视野的移动，当一幅图 像发生伪运动时．其小波系数将会产生振荡，同时，振荡的 幅度将会给出函数的频率信息。 (5)基于遗传算法的车牌定位方法。基于遗传算法的 车牌定位方法的基本思想是根据车牌所在区域厌度变化 剧烈，且高低灰度差异较大的特点。对原始图像中任意的 一个矩形氏域中的每一行灰度值进行一维的波峰波谷检 测。然后统计区域波峰密度、波峰均值、波蜂波谷均值差、 波峰方差，波谷方差和波峰分布的均匀程度，将这六个特 ·4‘ 征组成的特征矢量进行线性变换得到新的特征矢量，这样 车牌识别问题就转化为如何确定矩形区域的参量，使从中 提取的特征矢量最佳． 1．2基于彩色图像的车牌定位 基于彩色图像的车牌定位的算法总体过程为： (I)将车辆RGB彩色图像根据转换转换为HSV 彩色图像。 (2)根据像素点颜色将HSV彩色图像进行二值化，得 到蓝色、白色像素区域。 ‘(3)将RGB彩色图像灰度化，进行边缘检测并二值 化，得N--值化边缘图。 (4)确定图像蓝白色边缘点． (5)进行纹理分析，确定车牌区域。 基于彩色图像的车牌定位主要有：彩色分割及多级混 合集成分类器的车牌自动识别方法与彩色图像边缘检测技 术与BP神经网络相结合的定位方法。 彩色分割及多级混合集成分类器的车牌自动识别方法 的主要思想是通过三层感知器网络将具有均匀角度空间的 彩色图像进行色彩分割，再利用投影法分割出潜在的各种 底色的车牌区域。预处理是将RGB模式图像转化为HIS模 式图像。 彩色图像边缘检测技术与BP神经网络相结合的定位 方法是通过图像预处理使抽取的全局特征能够很好地反映 车牌全局特性。首先使采样图像校正，使扭曲程度降低到最 低来提高车牌定位的准确率。再利用车牌图像的高频特性 选择车牌可能出现的区域。由竖直边缘图提取反映车牌高 频特性的特征矩阵，对特征矩阵进行分析，确定若干候选 区。然后去掉非车牌特性的图像部分。这样有利于全局特征 的抽取。 2结束语 本文对车牌定位方法进行系统的分析、总结，目前车牌 定位方法离实际的应用尚有较大的距离。探求一个实用的 智能化车牌定位方法是今后的研究目标。 参考文献 m赵雪春，等．基于彩色分割的车牌自动识别技术【J】．上海：上海 交通大学学报。1998(10)． 【2】梁栋，陈迎春．基于形状特性和反H伽gIl变换的车牌区域定位 与重建【J】．成都：计算机应用，2002(5)． 【3】戴青云，余英林．一种基于小波和形态学的车牌图像分割方法． 北京：中国图像图形学报，2000． 【4】蔡盂波，何箢凌．遗传算法在车牌定位中的应用【J】．北京：公路 交通科技，2000，17(2)． 【51范勇，蒋欣荣，游志胜，等．汽车牌照快速定位算法【J1．成都：光 电工程，2001，28(2)． 万方数据 车牌定位方法探讨 作者： 侯勇， 张洪明， Hou Yong， Zhang Hongming 作者单位： 山东经贸职业学院,山东,潍坊,261011 刊名： 电脑学习 英文刊名： COMPUTER STUDY 年，卷(期)： 2009，(4) 引用次数： 0次 参考文献(5条) 1.赵雪春 基于彩色分割的车牌自动识别技术 1998(10) 2.梁栋.高隽.付启众.陈迎春 基于形状特性和反Hough变换的车牌区域定位与重建[期刊论文]-计算机应用 2002(5) 3.戴青云.余英林 一种基于小波与形态学的车牌图象分割方法[期刊论文]-中国图象图形学报 2000(5) 4.是湘全.何苑凌.蔡孟波 遗传算法在车牌定位中的应用[期刊论文]-公路交通科技 2000(2) 5.范勇.蒋欣荣.游志胜.张建州.郑文琛.冯子亮 汽车牌照快速定位算法[期刊论文]-光电工程 2001(2) 相似文献(10条) 1.学位论文 潘石柱 智能交通系统的图像处理与模式识别技术研究 2006 智能交通系统利用通信技术、控制技术、传感器技术、运筹学、人工智能和计算机技术的有效集成，其目的在于充分利用现有的道路基础设施资源 ，改善车、路、人之间的相互作用，提高系统的安全性、高效性与舒适性，从而从整体上提高交通的经济性。智能交通系统正在成为世界各国解决交通 拥塞、交通事故频发、土地和能源短缺、交通环境污染以及由此导致的经济损失等的热点研究问题，具有较高的社会效益和巨大的市场应用前景。而图 像处理和模式识别技术在智能交通中的应用具有安装和维护方便，价格相对低廉、检测参数多、检测区域广等显著优点，有着十分重要的理论意义和应 用价值。本文从图像处理和模式识别的角度出发，研究了基于计算机视觉的交通监控和基于计算机视觉的交通管理二大应用领域的若干问题，主要包括 运动车辆的方向和速度识别、运动车辆的检测与跟踪、车辆牌照定位和车辆牌照的字符识别。 本文研究的主要内容和创新点有：(1)运动车辆的方 向和速度识别：车辆运行速度和方向的准确信息是行车安全和运动车辆监控的主要指标之一，而现今流行的电子装置测速法却往往因为车轮发生空转和 滑行等情况，导致测量误差。本文在分析图像互相关法速度和方向识别的基本上，给出了运动图像模型，提出了利用单帧图像信息的测速方法，此方法 利用运动图像的产生机理，通过二维傅立叶变换在频域上提取有规律的图像特征，依据此特征进行识别。这种方法的应用有效的解决了车轮空转和滑行 时测速不准的问题，是运动车辆方向和速度电子测量法的有效的补充。 (2)运动车辆的检测：在运动车辆检测上，传统的方法有：感应线圈检测方 式、激光和红外、超声检测方式等，但这些方式存在具体实施复杂、受环境因素影响大和检测误差大等问题。近年来，随着计算机和数字技术的发展 ，视频检测方式由于具有实施简单、受环境变化影响小、检测可靠等优点，受到了人们的重视并得到了广泛应用。木文在概括和分析当前车辆检测的基 础上，提出了一种基于连续三帧差分、二个背景更新相配合的车辆检测算法，此算法利用三帧图像信息得到系统的短期背景，利用统计学方法得到系统 的长期背景，基于二个背景的协调和三帧差分的运动信息，得到运动车辆的区域。很好的解决了光线和外来物入侵等外界环境变化的影响。另外，本文 还提出了一种快速简便的基于灰度比例的阴影检测方法。 (3)运动车辆跟踪：运动车辆跟踪是运动目标跟踪的一个重要组成部分，它是根据对图像 序列的分析，得出车辆的运动轨迹及瞬时运动特征，如：运动速度、运动方向和运动车辆的位置关系。本章借鉴了模型跟踪方法的精确性和鲁棒性，提 出了一种新的运动车辆模型，该模型在运动车辆跟踪中既具有模型简单的特点，又能很好的表示运动车辆的运动学和动力学特征。并且采用了新型的 UnscentedKalman滤波的方法进行运动车辆的跟踪，较之以往的ExtendedKalman滤波有较高的精确度，且不增加运算量，很好的解决了非线性运动目标跟 踪的问题。 (4)车辆牌照定位：车辆牌照识别技术是计算机视觉在智能交通系统中的一个重要研究课题，其应用领域十分广阔，其中车牌定位是车 辆牌照识别系统中的第一步，也是最为重要的一步，其定位的速度和准确程度直接影响到车辆牌照识别系统的性能。本章在概括了国内外车辆牌照定位 方法的基础上，提出了基于Adaboost算法的车辆牌照定位。通过Adaboost算法把大量分类能力一般的简单分类器叠加起来，构成分类能力很强的强分类 器，再将若干强分类器串联形为级联分类器完成牌照的定位，大大的提高了车牌定位的速度和定位率。 (5)车辆牌照字符识别：字符识别是车辆牌 照识别的一个重要组成部分，它是建立在车牌定位和字符切分基础之上的，属于印刷体字符识别的范畴。本文针对数字、字母、数字字母混合和汉字的 不同特点，分别用不同的分类模型，不同的识别方法来进行识别。对数字、字母和数字字母混合，提出了匹配法和神经网络串级识别的算法，并且在匹 配法中使用了联合模糊匹配的概念，神经网络的训练采用了Levenbergmarquardt改进算法。针对汉字识别的复杂性，提出了一种新的基于支持向量机多 级分类方法，并给出了新的多类分类模型。实验证明，本章算法在牌照字符识别中取得了好的效果，并且这种算法可以推广到其它领域的多类识别中。 2.学位论文 余辉 基于立体视觉的牌照与证件识别方法研究 2008 随着我国经济的快速发展,流动人口和汽车数量正在以前所未有的速度增加,以手工录入为主的传统人口和交通管理系统难以胜任,智能人口和交通管 理势在必行。汽车牌照识别和证件识别是智能管理系统中的关键技术之所在,在现代管理中有着广泛的应用前景。典型的牌照与证件识别由图像采集、预 处理、二值化、牌照定位和字符识别等过程组成。实验表明,识别系统的识别率的高低与牌照定位与字符分割环节正确率密切相关。而当前基于平面的计 算机视觉的识别系统利用更加有效的算法来提高牌照定位与字符分割正确率空间已经不大。汽车牌照的识别问题是现代交通工程领域中研究的重点和热 点之一,研究成果和商用产品层出不穷,但是基于图像处理的证件识别就少有研究成果出现。经过分析和实验,这两种识别方法在各个环节都有共通之处 ,牌照识别的算法稍加变化就可用于证件的识别之中。 立体视觉可由有视差的图像得到的深度信息可以确定平面图像中物体的空间坐标、实际大小 ,利用牌照固定的形状、尺寸等知识,我们能够方便的排除背景的干扰,正确的检测出牌照所在的位置,进而准确的进行字符的分割,较大程度上提高牌照的 识别率。同时,立体视觉采集的同一目标视差的两幅平面图,与单幅图像相比,含有更加丰富的信息,通过立体匹配,我们能够有效的降低强光、背光等影响 ,可以在复杂背景中完成识别的任务,这是传统识别方法所不能做到。 考虑到立体视觉以上的特点,本文将立体视觉与传统的牌照和证件识别技术相 结合,研究如何在利用双摄像头采集图像,对存在视差的输入图像进行处理,按照牌照与证件外形进行定位与分割等方面创新,力图改善输入图像质量 ,加快牌照与证件定位、分割速度与准确性,从而达到提高识别率的目的。 3.期刊论文 陈智斌.黎绍发.余棉水.CHEN Zhi-bin.LI Shao-fa.YU Mian-shui 车辆牌照定位算法研究 -计算机工 程与设计2006,27(21) 车牌定位是车牌自动识别系统中的一个关键问题.提出了一种简单高效的车牌定位算法.在分析车牌图像的特征后,先利用一系列图像处理,然后进行 模糊模板匹配,最后对匹配到的车辆牌照候选区分别加以验证,即得到确切的车辆牌照子图像区域.大量实验数据和现场测试证明,车辆牌照图像定位准确 率达96%,取得了很好的系统性能和实效. 4.学位论文 焦家华 基于图像处理技术的车辆牌照识别系统研究 2005 机动车辆数量的急剧增加对交通控制、安全管理的要求越来越高，智能交通系统已成为当前交通管理发展的主要方向。车辆牌照作为行驶车辆的唯 一标志，在车辆的控制和管理方面有着无可替代的作用。以图像处理技术为基础的车辆牌照识别系统作为智能交通的一个重要的部分，在高速公路、城 市道路、停车场等项目管理中起着重要的作用。 本文在对车辆牌照识别系统的研究中，综合运用了图像处理中灰度处理、图像去噪、梯度锐化、 纹理分析、直方图统计、图像投影、图像特征提取、图像二值化等技术对车辆图像进行分析、处理，提出了一种基于车牌区域纹理变化的牌照定位方法 ，对车辆图像进行梯度锐化处理，检测梯度锐化图像的突变点，利用牌照区域字符笔画宽度的信息，对突变点进行过滤，最后对图像进行投影，并结合 牌照字符尺寸特征最终确定了牌照的位置，收到了较好的效果；根据牌照定位的结果，考虑牌照区域内字符之间、字符与牌照边框之间存在相当的间隙 ，以及字符宽度与牌照边框宽度相差较多等因素，对牌照图像进行水平投影与垂直投影，去除牌照边框，分割字符，最后对字符进行归一化处理；对分 割过后的车牌字符，综合考虑了牌照字符特征，提出了基于BP神经网络的车辆牌照字符识别方法，设计了数字BP神经网络识别器，同时运用VisualC++开 发工具实现了图像预处理以及牌照识别各个阶段的相关算法，给出了具体的处理结果。 5.学位论文 王安静 基于牌照识别的智能汽车衡系统 2003 汽车牌照识别(License Plate Recognition)多年来一直是图像处理和模式识别领域的热门研究课题.经过多年研究后,牌照识别越来越多的投入到公 路多媒体信息网络、电子警察、车辆管理等实际应用中.论文研究旨在将牌照识别应用到智能汽车衡系统.系统开发使用Visual C++将通用图像处理C++类 和牌照识别模块包装成ActiveX控件,再使用Visual Basic对控件进行二次开发.智能汽车衡系统不但实现了汽车定位、牌照识别等核心功能,而且实现了 用户管理、客户管理、票据打印、数据查询等功能.通过大量样本测试,系统基本满足实用的要求. 6.期刊论文 于晓峰.王三武 基于图像处理的车辆牌照定位的算法研究 -电视技术2006(z1) 探索用投影法和数学形态法来确定车牌在二值化图像中的水平和垂直位置,从而定位车牌图像.实验表明该车牌定位算法是一种可行的车牌定位方法. 7.学位论文 赵咏梅 汽车牌照自动定位技术研究 2005 随着机动车辆规模及流量的不断增加，路政部门对交通管理智能化的要求越来越高。而实现智能化的关键技术之一——牌照定位技术尚未成熟，有 待于进一步研究。 　　本文首先介绍了汽车牌照自动定位系统开发应用的技术路线、关键问题的解决方法及系统实现的措施，涉及了图像处理与识别 等技术。其次深入研究了车牌定位方法的总体结构：首先对汽车图像进行灰度转换、平滑去噪、二值化预处理，再根据车牌上文字变化特点，快速、准 确地从复杂背景中分割车牌。其中，本文对图像预处理、牌照的边缘检测、车牌定位分割等模块涉及到的新算法、新技术，进行了详细研究。 　　为 了解决车牌识别中的首要问题——车牌自动定位技术，根据车牌区域灰度变化和车牌纹理特征，本文采用了“阈值自适应变步长动态分析”的定位算法 ，加快了定位处理的速度；根据车牌目标在图象中的成像特点，本文提出了基于投影不变性的车牌自动定位方法，该方法在车牌歪斜角度不大的情况下 ，成功地从复杂背景中检测定位出了车牌；当车牌歪斜角度大的情况时，本文提出了“改进的Hough变换提取车牌边线”的定位方法，该方法取得了较好 的定位效果，可满足课题研究要求。论文的最后对车牌定位技术中存在的问题及发展的方向进行了总结和论述。 8.学位论文 叶霆 汽车牌照自动识别技术研究 2006 汽车牌照识别(LPR)系统是智能交通管理系统的重要组成部分，也是图像处理和模式识别领域的热门研究课题。因此，对LPR的研究有着重要的理论 意义和实际应用价值。本文以某加油站提供的图库集为基础，对LPR的各个环节进行了较深入的研究。主要研究内容如下： 在车牌定位分割方面 ，提出了一种基于纹理过滤和中值滤波相结合的车牌定位方法，该算法对图库具有很高的准确率，达到98.86﹪。 车牌预处理方面，主要进行了车 牌变形校正和二值化工作。车牌校正利用Hough变换计算车牌水平和垂直方向的偏转角，然后变形校正，车牌二值化，采用聚类方法分析车牌底色，利用 字符占空比先验知识，使用不同阈值自动转化为底色统一的二值化图片。 字符切分方面，提出了一种汽车牌照字符切割算法，能准确的分割字符 的左右界。之后进行字符归一化，采用放大缩小的办法，将插值计算变为像素统计比例问题，使计算简单化。 字符识别采用以模板匹配为主，神 经网络区分易混淆的字母数字为辅的方法，取得了很好的效果，准确率超过96﹪。 9.学位论文 孙兴征 车牌识别系统中的牌照定位分割技术研究 2004 本文通过对大量资料的搜集、整理,总结了近年来国内外在车牌定位分割领域的最新研究成果和最新进展,对车牌区域的固有特征和目前的车牌定位 分割技术进行了系统的研究和探讨.着重研究了牌照区域的纹理特征,本文的算法以车牌区域的纹理分析为基础,并为此构造了两个特征变量来描述,从而 有效提高了定位的准确性.数学形态学是图像处理领域的一项新兴技术,在车牌的精确定位分割中我们利用形态学对二值图像做一系列的开闭等变换并根 据牌照的先验知识实现了牌照的精确分割.实验结果表明该算法能够比较快速、准确、鲁棒地定位分割出车辆牌照.本文还对车牌图像的字符分割进行了 研究,采用基于投影的分割方法取得了较好的分割结果,为字符识别打下了基础.本论文详细阐述了基于车牌纹理特征的车辆牌照定位分割算法,并在文章 的最后对后续工作的前景进行了展望. 10.期刊论文 张庆丰.岑豫皖.杜培明 基于颜色的汽车牌照定位技术研究 -安徽工业大学学报(自然科学版) 2005,22(1) 汽车牌照定位是汽车牌照自动识别系统中第一个环节,定位的准确与否对系统起关键性的作用.结合我国汽车牌照的特点,对近几年来国内车辆牌照识 别系统研究中出现的另一种新思路,即基于颜色的汽车牌照定位方法,进行了全面的综述,并从中得出一个重要发展趋势. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dnxx200904002.aspx 下载时间：2010年3月1日