關于汽車牌照自動識別系統的設計及實現的相關探討

摘 要：隨著我國汽車行業與公路事業的快速發展，公路交通管理逐漸向信息化、智能化和自動化的方向發展。車牌自動識別系統對交通服務系統十分重要，是整個系統能夠順利運行的基礎和關鍵部分。本文對車牌識別系統的設計和實現進行了介紹。

關鍵詞：識別；定位；分割；數學形態學

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-01

一、前言

我國公路上的各類車輛數目增長很快，交通環境污染、交通事故和交通擁堵對我國經濟社會的生活和發展產生越來越大的影響。智能交通系統能夠很好的解決這個問題，其重要性已經得到大部分人的認可。車牌識別系統是現代智能交通系統的重要組成部分，對保證交通系統的順利平穩運行具有積極的意義。在實際生活中，由于汽車的牌照常常作為汽車的唯一標識供交通管理部門查詢和管理，為了交通系統的順利平穩運行，通常先要識別車輛身份。

二、汽車牌照自動識別流程

（一）采集圖像。在行駛的車輛進入到拍攝的范圍以后，車輛檢測系統就會向處理器發出信號要求啟動系統，與此同時，攝像機會自動獲得車輛的正面圖像。實際應用過程中，為了有效提高系統在不同環境、天氣和光線下的適應性，攝像機的技術參數會根據處理器的要求進行調整，例如，當光照條件不足時會自動開啟照明，以保證照片的拍攝質量。（二）圖像預處理技術。系統最終獲取的車輛牌照信息，會經過編碼器轉換為數字編碼格式。由于環境條件的限制，例如，光照不穩定、攝像頭和汽車牌照間的距離和角度不合適、車輛通過速度過快等，都非常容易造成照片的模糊、缺損和傾斜現象。因此，需要通過必要的圖像預處理，增強汽車牌照的信息特征，以便更好的進行車牌識別。（三）車牌定位過程。車牌定位就是通過圖像處理技術將車牌區域快速、準確地從車輛照片中提取出來。這一過程是車牌識別過程的核心內容，車牌定位的準確程度會直接影響到以后車牌的字符分割過程和字符識別過程的準確度，所以，選擇合理有效的定位處理技術是保證車牌識別效果的關鍵。

本文中將定位過程分為如下幾個部分，如下圖所示。

在實際的應用過程中，通常結合拓撲和數學形態學方法進行車牌有效區域的提取。詳細處理流程和使用的技術如圖2所示。該方法首先應用車牌大小和縱橫比等車牌固有的信息特征，使用Top-Hat方法對獲取的車輛圖像進行變換、運算等處理，以有效強化車牌區域的特征；然后再應用包括連通體態分析法在內的各項技術粗率定位車牌圖像，這樣就能夠最終獲取車牌的有效候選區域。最后，通過歐拉數對車牌的各個候選區判別，這樣就能夠最終獲取準確有效的車牌特征區域。實驗表明，該技術不僅能夠避免各種復雜的背景環境、不斷變化的光照影響、攝取圖像缺損和污染等情況對車牌定位的影響，還能夠對牌照的有效區域進行快速的搜索，進而實現車牌有效區域的提取。

經過一系列運算和處理之后，剩下的部分就是和車牌形狀比較類似的候選區域明亮區域，這類候選區域的個數較少。經過前面的預處理，大部分背景都被削去，圖像中只剩下了少數連通性比較好的區域，車牌區域已經被準確的定位識別出來。（四）字符處理技術。車牌定位出來以后需要進行字符的識別，這之前還要對單個的字符進行校正、去噪和平滑處理，以消除提取字符中的各種干擾信號；然后，根據字符的基本特征將字符進行細化處理。另外，還存在一些因為拍攝角度與距離影響造成的字符傾斜狀況。這類圖像不利于字符的識別，因此，字符分割之前，需要校正牌照的傾斜度。（五）字符分割技術。車牌區域被準確的定位提取以后，還需要將單個字符從中分離出來，這樣再傳輸到對應的車牌識別系統，進行字符識別過程。經過圖像預處理后的車牌字符筆劃變的更細，字符相對之前更加清晰，而且還刪除了細節部分的噪聲污染，這樣再經過垂直投影以后，汽車的牌照圖像就能夠被高質量的分割。實現簡單，準確率高，運行速度快。（六）字符識別。模板識別技術是車牌字符識別中一種被廣泛使用的基于車牌統計特征信息的識別技術。該技術需要借助概率統計學知識，首先將對象的穩定特征信息進行識別提取，組成一組特征矢量，再將這些信息與標準字符模板庫中的特征信息進行匹配，進而獲得匹配相關度，相關度最大的就是被識別出來的字符。這種技術算法復雜度相對較低，識別率高，具有實現簡單、資源占用少的優點。

三、汽車牌照自動識別系統的實現

（一）系統環境。車牌識別系統的硬件環境包括：車輛檢測系統、攝像系統、圖像采集系統等，軟件主要使用VS 2008框架，包括識別系統的管理界面和識別核心算法。其中，應用圖像采集系統獲取圖像，應用OpenCV實現車牌的識別，數據庫應用SQL Server 2008。

其中，車牌識別模塊是系統的關鍵，主要包括三個組件：1.應用硬件對來往車輛進行檢測；2.傳輸圖像；3.車牌識別。

三個主要組件通過數據庫進行時時更新，從而達到汽車牌照的自動識別。

四、結束語

汽車牌照自動識別研究由于受到各個方面的條件限制，在技術上還存在很多的不足。但是，由于現代交通監控與管理的迫切要求，車牌識別技術仍具有巨大的潛力。隨著研究的深入，車牌自動識別系統一定會越來越成熟。

參考文獻：

[1]岡薩雷斯.數字圖像處理（中文版）[M].北京：電子工業出版社，2006.

[2]任文龍，張曉航，巨永鋒.車輛牌照識別系統的原理及算法研究[J].中國科技論文在線，2009.

作者簡介：毛亮（1981.12-），男，湖北荊門人，長江大學在讀研究生，研究方向：計算機應用。