ITS(Intelligent Transportation
System)是一項以信息通信技術將人、車、路三者緊密協(xié)調(diào)、和諧統(tǒng)一,而建立起的大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實時、準確、高效的運輸管理系統(tǒng),該系統(tǒng)在有效利用現(xiàn)有交通設施、減少交通負荷和環(huán)境污染、保證交通安全、提高運輸效率、促進社會經(jīng)濟發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量,推動社會信息化及形成新產(chǎn)業(yè)等方面具有極其重要的作用,從而受到世界各國的重視,目前已形成世界交通二十一世紀的發(fā)展方向。
作為核心技術之一,車輛牌照識別(license plate
recognition,LPR)技術是公安執(zhí)法系統(tǒng)、高速公路自動收費系統(tǒng)、城市道路監(jiān)控系統(tǒng)、智能停車場管理系統(tǒng)等諸多ITS相關應用系統(tǒng)的重要一環(huán),可以大大簡化人的勞動,消除人為干擾,減少乃至杜絕出錯的可能。相對于射頻信號識別和條形碼識別技術,有兩大優(yōu)點:
(1)不需要在汽車上安裝專門的條形碼或射頻識別標識;
(2)LPR系統(tǒng)本身是基于視頻技術的識別系統(tǒng),可方便地進行圖像回放、檢索。
車牌自動識別系統(tǒng)主要包括圖像采集、圖像處理、牌照切分、字符識別、近端或遠端數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡支持等工作模塊。
通過視頻采集卡與計算機相連
車牌識別技術的用途
城市交通:交通路口流量統(tǒng)計
智能交通違章監(jiān)攝管理(電子警察)
高速公路:自動收費,自動車輛登記,違章記錄
公安系統(tǒng):肇事/失竊/犯罪車輛監(jiān)測
軍事要塞、機關、賓館:車輛自動化管理
停車場及居民小區(qū):進出車輛管理,自動計費;
關鍵:
第二部分:車輛牌照定位與分割
即從包含整個車輛的圖像中找到牌照區(qū)域的位置,決定其后的車牌字符識別。
第三部分:車牌字符識別
車牌圖像的特點
我國現(xiàn)有車輛牌照:4類——藍底白字、黃底黑字、黑底白字和白底黑字。
車輛牌照特征:
(1)一個省份漢字(軍警牌則為其他漢字)后跟字母或阿拉伯數(shù)字組成的7個字序列。標準車牌的具體排列格式是:X1X2.X3X4X5X6X7,
(2)車輛牌照區(qū)域牌底與牌字顏色對比大,邊緣非常豐富
(3)在某相對固定的牌照位置拍得的圖像上車輛牌照子圖像區(qū)域高度和長度一定,且昌鎬比例一定。車牌原始尺寸:字寬45mm,字高90mm,間隔符寬10mm,每個單元間隔12mm。
車牌定位技術綜述
出發(fā)點:通過車牌區(qū)域的特征來判斷牌照。
車牌主要特征:
(1) 車牌區(qū)域內(nèi)的邊緣灰度直方圖統(tǒng)計“特征”!哂袃蓚明顯且分離的分布中心。
(2) 車牌的幾何特征,即車輛的寬、高比例在一定范圍內(nèi)。
(3) 車牌區(qū)域的灰度分布特征,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。
(4) 車牌區(qū)域水平或垂直投影特征。車牌區(qū)域水平或垂直投影呈現(xiàn)連續(xù)的峰、谷、峰的分布。
(5) 車牌形狀特征和字符排列格式特征。車牌有矩形邊框,字符位于矩形框中且有間隔。
(6) 頻譜特征,即對圖形作行或列的DFT變換。其頻譜圖中包含了車牌的位置信息。
車牌定位系統(tǒng)
一個車牌定位系統(tǒng)通常包括圖像預處理、車牌區(qū)域搜索、車牌定位與分割等部分。
車牌圖像定位的難點
(1)
抓拍圖像受環(huán)境因素干擾(環(huán)境光照不均勻等),照片質(zhì)量很難保證。
(2) 其它字符區(qū)域干擾,難以準確定位。
(3)
車牌出現(xiàn)污點,變臟,筆跡模糊,褪色等。
(4) 車牌被部分遮擋。
(5)
運動圖像的模糊失真,形成鋸齒等。
車牌檢測與定位方法要點
1. 灰度化:將24位真彩色圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖,以便與后續(xù)處理的統(tǒng)一和快速。
2. 灰度拉伸:成像時光照不足或過強,圖像偏暗或偏亮,經(jīng)處理后使圖像邊緣清晰,牌照區(qū)域筆劃特征跟明顯。
3. 邊緣檢測:車牌子區(qū)域邊緣豐富。
4. 模板匹配:在有著復雜背景的圖像中找車牌
車牌定位的實現(xiàn)方法
1. 直接法:直接分析圖像的特征
2. 神經(jīng)網(wǎng)絡法:
首先利用神經(jīng)網(wǎng)絡對圖像中一個個小窗口進行分類,然后對分類結果進行綜合,從而得到牌照的準確定位。
3. 基于矢量量化的牌照定位方法:
在對牌照定位的同時進行了圖像的壓縮;
對圖像的處理不是以像素為單位,而是以塊為單位,提高了處理速度;
容易識別圖像中沒有牌照的情況。
車牌字符的識別
與通用的OCR識別方法類似。
主要算法:
1.基于模板匹配的OCR算法
首先對待識別字符進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行匹配,最后選最佳匹配作為結果。改進:基于關鍵點的模板匹配算法。
5種簡單識別器:簡單模板匹配;外圍輪廓匹配;改進穿線法;基于 Hausdorff距離的模板匹配;簡單分類器。
2.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的OCR算法
車牌字符識別實現(xiàn)要點
1. 預處理:
(1) 二值化:(彩色分割方法)
難點:閾值選擇和牌照類型多樣(要統(tǒng)一)
方法:全局閾值(OSTU等)和局部閾值
(2) 傾斜度校正:Hough變換檢測直線傾角。
(3) 字符分割與大小歸一化:統(tǒng)計分析方法
2. 字符識別(OCR)
通用的匹配識別方法,小波變換,分形等
車牌字符識別的難點
牌照由漢字、字母和數(shù)字組成,漢字的筆畫繁多,圖像要具有更高的分辨力,系統(tǒng)要具有很高的采集和處理速度,要達到實時處理。這要求采用的算法簡潔、實用、有較高的效率。