高速运动中汽车车牌自动识别系统的设计与开发毕业设计论文(编辑修改稿)

高速运动中汽车车牌自动识别系统的设计与开发毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

照区域定位、变形校正、旋转校正、污损修复、字符切分、字符识别。 （ 2） 成像环节难点：环境光影响 (太阳定向反射、镜面反射 )、车辆高速运高速运动中汽车车牌自动识别 系统的设计与研究 6 动中成像。 （ 3） 系统运行难点：全天候连续工作、系统无故障时间。 技术组成及原理 系统组成 汽车 牌照 自动识别系统由彩色摄像机、辅助光源，图像采集预处理器、主控电脑和识别系统软件组成。 系统原理 本系统主要工作流程是：当车辆通过摄像区域时，采集控制部分首先由控制采集卡 采集一幅汽车图像送至图像预处理模块，然后再由预处理模块对输入图像进行处理后送入电脑。 电脑内的软件模块从输入图像中找到牌照的位置，对牌照作字符切分，得到各个字符的 点阵 数据。 字符识别模块从点阵数据中提取字符数据，与模板库进行匹配，以 OCX 控件的方式给出识别结果。 应用系统调用这个结果组建数据库后，就可以根据具体需要编制各种不同类型的管理程序，从而达到管理的目的。 适用领域 （ 1）高速公路收费、监控管理的应用 车辆的自动放行：此项功能针对如特种车辆（如 军车 、警车）、预交费车辆（如办理月、年 缴费卡 ）以及其他授权免费通行的车辆。 系统处于自动检测状态，一旦发现该类车辆经过，给出的控制信号不是驱动拦截装置，而是驱动放行装置。 系统此时会自动开启 道闸 ，达到车辆不停车过卡和减少工作人员、严化内部管理的目的。 通常用于高速公路卡口专用车道。 其作用是可以解决车流高峰期的堵塞问题和减少运作费用。 自动检测出超速车辆：此项功能适用于在高速公路上，由于车辆的超速而进行监控。 通过在路上拍摄到超速的车辆，传到指挥中心进行实时车 牌照 的识别，以使交管部门做出相应的处罚。 （ 2）城市道路监控、违章管理方面的应用 车辆的自动检测报警 :此项功能针对纳入 黑名单 的车辆，如冲关后或肇事后逃逸的车辆、被公安部门通缉或挂失的车辆、欠交费的车辆等。 只要将其车牌资料输入数据库，系统就会处于自动检测状态， 24 小时不停地对所有经过车辆自动进行识别、比较、处理；尤其可以使用于城市机动车辆的档案管理工作、特殊的交通管理工作。 同时该系统还可以与 110 指挥中心相连，完成 EE110 的监控报警工作。 车辆身份的 后台集中识别 :在道路交通监测部门，每天有大量的违规车辆（如闯 红灯 、超速、抢道等）图片汇集，现在的人工识别车牌及输入方式，工作量很大，易引致疲劳误判。 采用车牌识别系统能轻易自动地进行识别处理，可大量减大理学院学士学位论文 7 少人力、减轻工作强度，大幅度提高处理速度和效率。 通常用于电子警察系统、道路监控系统。 套牌车 辆自动稽查、指定车辆自动跟踪 :此项功能利用车辆信息网上的实时信息，以同一车牌出现时的方位、距离、时间等参数，快速计算处理，自动查出该车牌是否有套牌车。 同样也可利用网上信息查悉指定车辆的行踪。 车牌照自动过滤系统：此系统是针对道路交通路口电子监控中，由于触发设备或摄像机的客观原因，从而产生大量错拍，误拍的图像，为后续的违章处理带来相当不 便的情况，根据车牌清晰度、红灯、过线等标志，对图像进行不同的过滤处理。 以保证后续的处理工作顺利完成，加大加强处罚的准确度。 （ 3）智能小区、智能停车场管理的应用 车牌自动识别技术作为车辆识别的先进技术手段，在智能园区中可用于以下几个方面： 车辆出、入园识别：园区的业主入住时，将自己的汽车进行登记，其车牌信息将记录在计算机数据库中。 在园区大门处，设有车牌自动识别系统，对进出车辆自动识别，并根据数据库中的车牌数据判断是否是园区内的车辆，对园区内的车辆放行并自动记录其出入园时间，以便出现车辆被盗等情况时查询；对园 区外车辆，将要求其登记后方可进入。 停车场管理：在园区停车场出、入口处，设有车牌自动识别系统，对进出停车场的车辆自动识别，并根据数据库中的车牌数据判断是否是已买（或租）车位的车辆，对已买（或租）的车辆放行，并自动记录其出入停车场时间，以便出现车辆被盗等情况时查询，对进入停车场的已买（或租）车位的车辆自动将其车位处的 挡车器 打开，以便车辆停放；对其它车辆，将自动记录其出入停车场的时间，以便计时收费，对进入停车场的其它车辆自动分配停车位并将其车位处的挡车器打开，以便车辆停放。 目前车牌自动识别技术大量应用智能园区的障碍是识别率的提高和经济成本的降低。 应用优势 车牌自动识别系统在智能交通中能够起到很大的作用，车牌自动识别系统是一个非常注重环保的管理系统，无纸票、无卡片，纯粹使用车牌识别，人力和设备成本都大大减少了。 无票停车系统提供了一个完整的友好的用户体验方式，不再使用停车票据，也避免了出入口交通阻塞的可能。 这种商业模式正在由解决方案提供商向大中型停车场所提供。 停车场管理人员可实行外聘制，所需缴纳的管理费技照收入的百分比进行交换。 一旦车牌自动识别系统能够普及，成本将不会是压力。 系统结构 图 车牌识别系统主要由视频抓图、图像采集、图像处理、车牌识别四大部分组网 络 识 别 网 络 识 别 网 络 识 别 高速运动中汽车车牌自动识别 系统的设计与研究 8 成。 四大部分的联系情况如下 ： 相 机 拍 摄视 频 抓 图 图 像 处 理 车 牌 识 别灰度化对比度增强中值滤波边缘检测二值化字符分割区域定位输 出 结 果 图 车牌识别系统结构图 本章小结 本章通过全面分析汽车车牌识别系统的发展背景、应用情况、需求分析和未来 发展前景。 通过现实的应用情况和需求分析证明了研究和设计汽车车牌自动识别系统迫在眉睫，车牌识别系统的出现将会使得发展智能交通更快一步。 大理学院学士学位论文 9 第三章 车牌识别的研究与设计 车牌特征的信息分析 车牌特特征主要有尺寸大小、颜色、位数，不同的车牌有不同的特征，这给车牌识别带来一定的难度，下面对各种车牌的特征进行逐一分析。 车牌特征的信息分析 机动车牌照作为机动车的“身份证”，制造和使用都有严格的规范加以明确规定。 根据中华人名共和国公共安全行业标准 GA3692，汽车车牌有 10 种。 这10 种汽车车牌的几何 外形大小和颜色信息如下表所示（均、警车牌这里暂时不考虑）。 表 国内各类车牌类型 编号 分类 外廊尺寸（ mm） 颜色 1 大型汽车 前： 440 140 黄底黑字黑框线 后： 440 220 蓝底白字白框线 2 小型汽车 440 140 蓝底白字白框线 3 使馆汽车 440 140 黑底白字红“使”字白框线 4 领馆汽车 440 140 黑底白字红“领”字白框线 5 境外汽车 440 140 黑底白字白框线，或黑底红字红框线 6 外籍汽车 440 140 黑底白字白框线 7 教练汽车 440 140 黄底黑字黑框线 8 试验汽车 440 140 黄底黑字黑框线 9 临时入境汽车 300 165 白底红字黑“临时入境”字红框线（字有金色轮廓线） 另外，民用汽车的好牌上有省、直辖市、自治区的名称和发证及监督机关的代号，编号是英文大写字母。 后面的编号一般 5 位编号，从 0000199999，编号超过 10 万就由 A， B， C 等字母代替。 即“ A”代表 10 万，“ B”代表 11 万，“ C”代表12万，最后一个字母代表 33 万。 英文字母中的 I和 O不用，避免和数字中的 1和 0 冲突。 使馆的外籍车牌上的是建交国家的 代号，与所在地区的监管机关编号无关。 高速运动中汽车车牌自动识别 系统的设计与研究 10 在这 10种汽车中，编号为 9和 10的临时入境和临近行驶汽车以及使领馆汽车由于数量很少、出现的概率极小，为了简化算法和节省时间，忽略这几种车型的特殊性，认为它们与其他的 7种汽车车型一致，采用相同的方法进行识别。 由于编号为 1的大型汽车，由于系统的 CCD 摄像头收集的是汽车头部的牌照图像，因此对于大型汽车后车牌的特殊性也可以忽略不计。 本论文中，不考虑车牌在背景色和前景色上的差异，在这些车牌中，大型汽车（前）、小型汽车、使领馆汽车、境外汽车、外籍汽车、教练车和试验汽车的号牌格式完 全一样，同时，由于小型车数量最多，出现概率最大，牌照规范与其它几种车牌很相似，算法的识别对象最终设定为小型车 常见车牌颜色特征的信息 对目前 8种常见车牌（对大型车辆取前置车牌）的颜色分布和格式分布进行分析，可以得出如下结论： （ 1） 工存在 5 种颜色：黄石、黑色、蓝色、白色和红色； （ 2） 存在 5中前景和背景的颜色组合；黄底黑字黑框线、蓝底白字白框线、黑底白字红“使”（或“领”）字白框线、黑底白字白框线，黑底红字红框线；字符颜色与背景颜色的亮度相差很大：要么亮度高于背景颜色的亮度（蓝底白字白框线、黑底白字红“使”（ 或“领”）字白框线、黑底白字白框线、黑底红字红框线；要么字符颜色低于背景颜色亮度（黄底黑字黑框线），对于这种车牌，其二值化结果颜色相反，前景字符为黑色，背景为白色，需要进行处理； （ 3） 牌照上的文字由 7 个字符和一个分隔符横向水平排列组成，字符高度为 90mm，宽度为 45mm，分割符的直径为 10mm（实际上，每个字符是剧中分布在一个高位 90mm，宽为 45mm 的矩形区域。 ） （ 4） 字符和字符之间或字符和分割符之间的距离为 12mm；使馆牌照的间隔符在第 4和第 5个字符之间，其余的车牌的间隔符在第 2 个和第 3个字符之间。 由于使馆牌照 出现的概率很小，将之视为小型车牌照一种变形情况，不单独处理，后面提出的车牌格式均值后一种格式情况； （ 5） 从左到右，车牌中每一位的可能字符如下：第 1 位， 30个省份的简称和“使”字，共有 31 个字符（暂时不考虑军警车）；第 2 位，除去字母“ I”之外的 25 个英文大写字母；第 3位，除去字母“ I”和字母“ O”之外的 24 个英文大写字母和 10 个数字，共有 34 个字符；第 4~6 位， 10 个数字字符；第 7 位，10个数字字符和“领”“学”“试”“境”，共有 14 个字符。 字符总数共有 70个。 观测和分析车牌外形特点，无论哪种车牌，外轮廓都有一 个宽度不大的轮廓线，轮廓线的颜色和字符颜色一致，与背景的亮度差异很大。 现实环境下，车牌有时安装后，车辆厂商的商标会遮挡牌照外轮廓线，但商标本身又是一个轮廓线，其大理学院学士学位论文 11 亮度与背景的亮度差异也很大，同样可以利用之。 车牌特征分析结论 首先，结合车牌分析结论，利用其中的特征 6点可以构造牌照字符的格式模型，这个模型在其后的用来指导牌照定位后、字符识别前的字符分割。 结合 GA3692 标准，牌照图像的实际大小可能随着 CCD摄像头采集的时机不同而产生一定的缩放，但是总体比例不会发生大的变化。 设第 1个字符中心和 第 2个字符的中心间距为一个长度单位，以第 1 个字符中心为原点，那么非使馆车牌的其余字符中心的横向位置应分别为： 1， ， ， ， 和 ，字符的宽度同样为。 其次，利用分析结论 7，可以利用字符在牌照的排列缩小候选字符的集合规模，加快识别速度或进行识别后结果的纠正判别。 如果不知道字符在牌照中的排列位置，那么每个位置的候选字符可以达到 70 个，如果知道了它的位置，那么该位置的候选字符至多有 34 个，尤其是对牌照的第 6 位，候选字符只有10个数字 原始图像预处理 由于 CCD摄像头采集图像以 BMP 位图图像格式存储到微机，为了便于车辆的定位与分割和车辆字符的识别，原始图像应具有适当的亮度，较大的对比度和清晰可辨的牌照图像。 但由于系统的图像采集部分工作于开放的户外环境，加之车牌的整洁度、自然光照条件、车辆行驶速度等因素的影响，车辆图像可能出现模糊、歪斜和缺损等严重缺陷，因此需要对原始图像进行识别前的预处理。 除了少数文献提及过可用色彩信息帮助对牌照的检测和分割外，考虑到图像文件的存储量和处理图像需要占用大量系统资源，绝大多数牌照识别系统均采用不含彩色信息的灰度图像，即图像中每个像素 仅由一个 8位字节表示该像素的亮度值，因此灰度图像是具有 256 个灰度级的黑白图像，便于以后的图像二值化，处理运算量大大减少。 一些系统的摄像部分采用单色 CCD 摄像头则可以直接得到灰度图像。 图像灰度化 灰度化采用现行通用的标准平均值法，用 g 表示灰度后的灰度值， R、 G、 B分别表示原真彩色图中的红、绿、蓝分量，则有： g=++..............................................................（ ） 图像对比度增强 车辆识别系统是全天候的工作性质，若无理想的补充光照明，自然光照度的昼夜变化会引起牌照图像的对比度严重不足使图像中牌照字符分辨不清，甚至根本无法定位和分割，更无法识别。 因此，研究者们提出各种有效的增强图像对比高速运动中汽车车牌自动识别 系统的设计与研究 12 度的方法，如灰度线性变换、线性滤波器、直方图修整法等。 采用图像灰度拉伸的方法有效地增强了图像的对比度，增强后的图像中字符清晰、区域分明，便于图像二值化和字符分割处理。 还有些采用。