数字图像处理-常用车牌定位方法的介绍和分析.pdf

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1、车牌识别LPR(LicensePlateRecognitiON)技术作为交通管理自动化的重要手段和车辆检测系统的一个重要环节，能经过图像抓拍、车牌定位、图像处理、字符分割、字符识别等一系列算法运算，识别出视野范围内的车辆牌照号码；它运用数字图像处理、模式识别、人工智能技术对采集到的汽车图像进行处理，能够实时准确地自动识别出车牌的数字、字母及汉字字符，并以计算机可直接运行的数据形式给出识别结果，使得车辆的电脑化监控和管理成为现实。车牌识别技术的任务是处理、分析摄取的视频流中复杂背景的车辆图像，定位、分割牌照字符，最后自动识别牌照上的字符。为了保证

2、汽车车牌识别系统能在各种复杂环境下发挥其应有的作用，识别系统必须满足以下要求:(1)鲁棒性:在任何情况下均能可靠正常地工作，且有较高的正确识别率。(2)实时性:不论在汽车静止还是高速运行情况下，图像的采集识别系统必须在一定时间内识别出车牌全部字符，达到实时识别。车牌识别技术的关键在于车牌定位、字符分割和字符识别三部分，其中车牌定位的准确与否直接决定后面的字符分割和识别效果，是影响整个LPR系统识别率的主要因素，是车牌识别技术中最为关键的一步。目前车牌定位的方法多种多样,归纳起来主要有基于纹理特征分析的方法、基于边缘检测的方法、基于数学形态学定位

3、、基于小波分析定位以及基于彩色图像定位等，这些方法各有所长。1、车牌目标区域特点车牌定位方法的出发点是利用车牌区域的特征来判断牌照，将车牌区域从整幅车辆图像中分割出来。车牌自身具有许多的固有特征，这些特征对于不同的国家是不同的。从人的视觉角度出发，我国车牌具有以下可用于定位的特征:(1)车牌底色一般与车身颜色、字符颜色有较大差异;(2)车牌有一个连续或由于磨损而不连续的边框;(3)车牌内字符有多个，基本呈水平排列，在牌照的矩形区域内存在丰富的边缘，呈现规则的纹理特征;(4)车牌内字符之间的间隔较均匀，字符和牌照底色在灰度值上存在较大的跳变，字符

4、本身和牌照底内部都有比较均匀的灰度;(5)不同图像中牌照的具体大小、位置不确定，但其长宽比在一定的变化范围内，存在1个最大值和1个最小值。以上几种特征都是概念性的，各项特征单独看来都非车牌图像所独有，但将它们结合起来可以唯一地确定车牌。在这些特征中，颜色、形状、位置特征最为直观，易于提取。纹理特征比较抽象，必须经过一定的处理或者转换为其他特征才能得到相应的可供使用的特征指标。通常文字内容特征至少需要经过字符分割或识别后才可能成为可利用的特征，一般只是用来判断车牌识别正确与否。2、常用的车牌定位算法根据车牌的不同特征，可以采用不同的定位方法。目前

5、车牌定位的方法很多，最常见的定位技术主要有基于边缘检测的方法、基于彩色分割的方法、基于小波变换的方法、基于遗传算法的方法、基于数学形态学的车牌定位和基于灰度图像纹理特征分析的方法等，在此对几种常用的定位算法进行简单的介绍。2.1基于边缘检测的车牌定位方法所谓“边缘”就是指其周围像素灰度有阶跃变化的那些像素的集合。“边缘”的两侧分属于两个区域，每个区域的灰度均匀一致，而这两个区域的灰度在特征上存在一定的差异。边缘检测的任务是精确定位边缘和抑制噪声。检测的方法有多种,例如Roberts边缘算子、Prewitt算子、Sobel算子以及拉普拉斯边缘检测

6、。这些方法正是利用物体边缘处灰度变化剧烈这一特点来检测图像的边缘。各算子对不同边缘类型的敏感程度不同,产生的效果也不同,经过大量实验分析可知,Roberts边缘算子是一种利用局部方差算子寻找边缘的算子,定位比较精确;Prewitt算子和Sobel算子对噪声有一定的抑制能力,但不能完全排除伪边缘;拉普拉斯算子是二阶微分算子,对图像中的阶跃型边缘点定位准确且具有旋转不变性,但容易丢失一部分边缘的方向信息,同时抗噪能力较差。针对不同的环境和要求,选择合适的算子来对图像进行边缘检测才能达到好的效果。具体定位流程如图1所示。图1基于边缘检测的车牌定位流程

7、该方法的定位准确率较高、反应时间短、能有效去掉噪声,适合于包含多个车牌的图像,在多车牌图像的情况下定位速度也很快。但是对车牌严重褪色的情况,由于检测不到字符笔画的边缘会导致定位失败，在有外界干扰以及车牌倾斜时，定位后的区域比车牌稍大。2.2基于彩色分割的车牌定位方法基于彩色分割的车牌定位方法由彩色分割和目标定位等模块组成，采用多层感知器网络对彩色图像进行分割，然后通过投影法分割出潜在的车牌区域。在进行彩色分割时采用神经网络模型，一般图像采用RGB三原色，但RGB三原色中两点的欧氏距离与颜色距离不成线性比例。为了更好地进行彩色分割，将RGB模式的

8、彩色图像转化为HSI模式，即色调、饱和度和亮度，然后对输出图像的饱和度作调整。为了减少计算量，将彩色图像抽稀后再进行模式转化。同时，为了减少光照条件对