一種基于多特征提取的實(shí)用車(chē)牌識(shí)別方法分析

湖南科技學(xué)院 劉倩蘭

一種基于多特征提取的實(shí)用車(chē)牌識(shí)別方法分析

湖南科技學(xué)院 劉倩蘭

多特征提取車(chē)牌識(shí)別的方法在我國(guó)交通領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，并具有非常重要的作用。基于此，本文將對(duì)提取車(chē)牌的幾種方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹，其中包括對(duì)車(chē)牌邊緣的篩選和定位、車(chē)牌的字符分割法以及車(chē)牌的字符識(shí)別法三種方法。通過(guò)對(duì)以上三種應(yīng)用方法的介紹，希望可以對(duì)未來(lái)我國(guó)給予對(duì)特征提取實(shí)用車(chē)牌方法的發(fā)展提供一定的參考條件。

多特征提取；實(shí)用車(chē)牌；識(shí)別方法

一、前言

隨著我國(guó)汽車(chē)的普及率越來(lái)越高，我國(guó)交通管理工作的壓力也越來(lái)越大。所以，對(duì)交通管理方法進(jìn)行創(chuàng)新成為了交通管理機(jī)構(gòu)首要解決的問(wèn)題。其中，車(chē)牌識(shí)別法在我國(guó)交通領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，此種方法主要是通過(guò)對(duì)車(chē)輛信息的分析，對(duì)車(chē)牌信息進(jìn)行整合，最終對(duì)車(chē)牌信息進(jìn)行識(shí)別。此種方法的應(yīng)用，有效的降低了我國(guó)交通管理工作的難度。

二、我國(guó)基于多特征提取實(shí)用車(chē)牌方法的現(xiàn)狀

近幾年我國(guó)對(duì)于實(shí)用車(chē)牌提取方法的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是，由于我國(guó)應(yīng)用此種方法的經(jīng)驗(yàn)較少，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中仍然存在一些問(wèn)題。其中，最具有代表性的車(chē)牌識(shí)別方法是LPR系統(tǒng)識(shí)別法，這種識(shí)別方法被廣泛的用于道路監(jiān)控以及以及加油站收費(fèi)站的識(shí)別系統(tǒng)。但是，此種識(shí)別系統(tǒng)受外在因素的影響較大，例如光照、角度、背景等因素，都會(huì)對(duì)最終的識(shí)別結(jié)果造成影響。

三、基于多特征提取實(shí)用車(chē)牌識(shí)別方法的具體分析

（一）基于多特征提取的車(chē)牌邊緣篩選定位法

1.對(duì)車(chē)牌的大致定位

要想對(duì)車(chē)牌進(jìn)行系統(tǒng)的識(shí)別，首先就要縮小車(chē)牌的識(shí)別范圍，對(duì)車(chē)牌進(jìn)行大致的定位。由于車(chē)牌的邊緣與車(chē)牌內(nèi)的區(qū)域相別具有更高的信息價(jià)值，所以，在對(duì)車(chē)牌進(jìn)行定位的過(guò)程中，通常利用車(chē)牌邊緣的信息對(duì)其進(jìn)行具體的分析。車(chē)牌邊緣具有一定的層次感以及較強(qiáng)的變換規(guī)律，所以，在對(duì)車(chē)牌信息進(jìn)行鎖定的過(guò)程中，只需要對(duì)車(chē)牌邊緣信息的圖像進(jìn)行保留和分析，并將非邊緣區(qū)域的圖像進(jìn)行刪除，以免對(duì)系統(tǒng)的識(shí)別造成影響。在此過(guò)程中，主要通過(guò)除去水平差的方法對(duì)邊緣圖像進(jìn)行保留，對(duì)非邊緣圖像進(jìn)行刪除[1]。

在對(duì)車(chē)牌邊緣的信息進(jìn)行保留之后，通過(guò)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)車(chē)牌邊緣信息進(jìn)行收集和分析，可以初步確定車(chē)牌的大致的長(zhǎng)寬比例。由于車(chē)牌的形狀大多是長(zhǎng)方向，所以，在對(duì)車(chē)牌進(jìn)行識(shí)別的過(guò)程中，不能夠根據(jù)形狀對(duì)車(chē)牌進(jìn)行識(shí)別。

2.對(duì)非車(chē)牌范圍的剔除

由于車(chē)牌的定位非常容易受到其他因素的影響，所以，在對(duì)車(chē)牌進(jìn)行定位之前，要對(duì)非車(chē)牌范圍進(jìn)行剔除，進(jìn)一步確保車(chē)牌定位的準(zhǔn)確性。因?yàn)檐?chē)牌的顏色以及紋路具有顏色反差較大和字符水平分布均勻的特點(diǎn)，所以，在對(duì)非車(chē)牌范圍進(jìn)行剔除的過(guò)程中，主要運(yùn)用這兩方面的特點(diǎn)進(jìn)行車(chē)牌的分割。

3.對(duì)車(chē)牌圖像的處理

對(duì)于車(chē)牌圖像進(jìn)行處理是車(chē)牌邊緣篩選法中的重要步驟。通過(guò)對(duì)定位后的車(chē)牌圖像進(jìn)行進(jìn)一步的處理，可以得到更加清晰的圖像信息，為接下來(lái)的車(chē)牌識(shí)別工作打下良好的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)車(chē)牌底色的灰度值的計(jì)算，可以判斷出車(chē)牌底色的深淺。如果車(chē)牌底色較淺，在計(jì)算的過(guò)程中就要進(jìn)行反向計(jì)算，使車(chē)牌內(nèi)的字符顏色與底色產(chǎn)生較大的顏色差，方便對(duì)車(chē)牌號(hào)碼的識(shí)別。

（二）車(chē)牌字符分割法

由于我國(guó)的車(chē)牌種類較多，車(chē)牌的組成種類也較多。所以，在對(duì)車(chē)牌進(jìn)行識(shí)別的過(guò)程中，對(duì)車(chē)牌內(nèi)字符進(jìn)行有效的分割，可以進(jìn)一步確保車(chē)牌識(shí)別的質(zhì)量。本文以武警車(chē)牌為例，武警車(chē)牌的由三個(gè)部分組成，第一部分是武警的拼音縮寫(xiě)，第二部分是武警所在省市的代碼，第三部分是武警車(chē)牌的編號(hào)。其中，所在省市代碼的部分與其他兩個(gè)部分相比所占的體積較小，所以，第二部分的代碼中心點(diǎn)與其他兩個(gè)部分的中心點(diǎn)不在同一水平線上，而其他普通車(chē)牌各個(gè)部分的中心點(diǎn)全都在同一水平向上。通過(guò)中線點(diǎn)水平線的對(duì)比可以對(duì)車(chē)牌的種類進(jìn)行進(jìn)一步的判斷。但是，在進(jìn)行字符分割法的過(guò)程當(dāng)中，由于車(chē)牌字符的磨損、顏色老化以及車(chē)牌斷裂等原因，造成車(chē)牌字符分割不明確。為了解決這一問(wèn)題，在車(chē)牌字符分割過(guò)程中加入判斷系統(tǒng)，一旦出牌出現(xiàn)字符不清晰或者是斷裂的情況，判斷系統(tǒng)會(huì)對(duì)車(chē)牌進(jìn)行進(jìn)一步的判斷，如果車(chē)牌的字符不符合車(chē)牌分割法的分割標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)車(chē)牌的分割方案進(jìn)行重新制定，具體的制定流程如下。

第一步，對(duì)車(chē)牌的圖像進(jìn)行處理，計(jì)算出圖像中的濾波長(zhǎng)度并且進(jìn)行系統(tǒng)的標(biāo)記。第二部，通過(guò)對(duì)車(chē)牌內(nèi)的各個(gè)組成部分中心點(diǎn)的確定，判斷次車(chē)牌是否為武警車(chē)牌。如果中線點(diǎn)在一條直線上，則是普通車(chē)牌。如果中心點(diǎn)不在一條直線上，則為武警車(chē)牌。第三部，對(duì)車(chē)牌區(qū)域進(jìn)行分割，如果判定為武警車(chē)牌，則只需要對(duì)武警車(chē)牌的后兩個(gè)部分進(jìn)行分割，降低了分割的難度。如果你是普通的車(chē)牌，則直接利用灰度投影法進(jìn)行字符的分割。

為了確保字符分割的準(zhǔn)確性，需要對(duì)車(chē)牌字符進(jìn)行二次分割。首先，對(duì)分割后的字符進(jìn)行長(zhǎng)度和寬度的計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果在0.07-0.12范圍之內(nèi)，則確定為車(chē)牌字符。并對(duì)滿足以上條件的字符區(qū)域進(jìn)行逐一的計(jì)算，如果符合條件的區(qū)域沒(méi)有超過(guò)七個(gè)，則確定車(chē)牌字符中一定有“1”。接著，對(duì)被排除的車(chē)牌區(qū)域進(jìn)行寬度計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果在0.015-0.04之間，則確定該車(chē)牌內(nèi)含有字符，如果不符合則對(duì)該區(qū)域進(jìn)行舍棄。最后，對(duì)符合該標(biāo)準(zhǔn)的字符區(qū)域數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，如果區(qū)域數(shù)量為6，則判定該車(chē)牌缺少一個(gè)字符。如果符合條件的區(qū)域數(shù)量為7，則車(chē)牌字符分割結(jié)束[2]。

（三）車(chē)牌字符識(shí)別法

1.對(duì)車(chē)牌字符的初步識(shí)別

對(duì)車(chē)牌字符的識(shí)別包括對(duì)字符數(shù)量的識(shí)別、對(duì)字符結(jié)構(gòu)的識(shí)別以及對(duì)字符大致輪廓的識(shí)別。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)車(chē)牌字符的邊緣、折點(diǎn)、彎曲程度以及字符深度進(jìn)行具體的分析，從而得到精確的車(chē)牌信息。

2.對(duì)字符邊緣的識(shí)別

對(duì)字符邊緣的識(shí)別包括兩個(gè)方面，一種是對(duì)字符內(nèi)邊緣的識(shí)別，另一種是對(duì)字符外邊緣的識(shí)別。通過(guò)對(duì)字符內(nèi)外邊緣的向量計(jì)算，確定字符內(nèi)外邊緣之間的大致距離，進(jìn)而確定字符的大致形狀。

3.對(duì)字符折點(diǎn)的識(shí)別

由于每個(gè)字符的折點(diǎn)數(shù)量以及拐點(diǎn)位置都不同，所以，對(duì)字符折點(diǎn)的研究可以進(jìn)一步的確定字符的形狀和結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行字符折點(diǎn)識(shí)別的過(guò)程中，要對(duì)字符的傾斜度進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而確定字符的長(zhǎng)度。通過(guò)對(duì)字符折點(diǎn)數(shù)量以及位置集合的確定，進(jìn)一步完成對(duì)字符的識(shí)別。

4.對(duì)字符彎曲程度的識(shí)別

對(duì)字符彎曲程度的識(shí)別主要通過(guò)掃描的方式進(jìn)行。通過(guò)系統(tǒng)對(duì)字符的水平掃描以及垂直掃描之間集合點(diǎn)的識(shí)別，可以對(duì)字符的大致結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解。在確定字符彎曲位置之后，對(duì)字符的彎曲角度進(jìn)行大致的測(cè)量，并將測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的記錄。

5.對(duì)字符深度的測(cè)量

由于不同字符結(jié)構(gòu)的凹凸程度不同，所以，對(duì)字符深度的測(cè)量也可以對(duì)字符結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)行一步的確定。在對(duì)字符深度測(cè)量的過(guò)程中，應(yīng)用最廣泛的方法是深度累計(jì)法。通過(guò)對(duì)不同字符深度值的計(jì)算，可以大致得出字符輪廓的凹凸程度，進(jìn)而對(duì)字符的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。例如，“U”這一字符在兩邊的字符深度比較平穩(wěn)，并沒(méi)有明顯的深度變化，而在字符的上端，字符深度明顯發(fā)生了凹陷。通過(guò)對(duì)以上信息的分析可以初步確定該字符的形狀[3]。

四、結(jié)論

本文主要對(duì)多特征提取實(shí)用車(chē)牌的識(shí)別方法進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)車(chē)牌的大致定位、對(duì)車(chē)牌非區(qū)域的剔除、以及對(duì)車(chē)牌字符的識(shí)別方法具體應(yīng)用的介紹，進(jìn)一步提高了基于多特征提取實(shí)用車(chē)牌識(shí)別方法的識(shí)別效率。對(duì)實(shí)用車(chē)牌的方法進(jìn)行進(jìn)一步的完善，為未來(lái)基于多特征提取實(shí)用車(chē)牌識(shí)別方法的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

[1]馬爽,樊養(yǎng)余,雷濤,吳鵬.一種基于多特征提取的實(shí)用車(chē)牌識(shí)別方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2013,11:3495-3499.

[2]楊超.車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].廣西師范大學(xué),2015.

劉倩蘭（1988—），男，湖南永州人，碩士，助教，研究方向：嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、圖像處理。