车牌识别系统的关键技术及算法
车牌定位
车牌定位是车牌识别系统的基础,其定位的准确与否直接影响到车牌的字符分割和识别效果,是影响整个车牌识别系统识别率的主要因素。车牌定位,即运用数字图像处理、模式识别、人工智能等技术对采集到的汽车图像进行处理,从而准确地获得图像中的车牌区域,其输入是原始的汽车图像,输出是车牌图像。在现实车牌识别系统中,由于光照不均匀、背景的复杂性等原因,造成准确定位出车牌的难度较大。目前,根据车牌的特征,常见的车牌定位方法有基于车牌颜色特征信息的定位法、基于车牌区域频谱特征的定位法、基于分类器的车牌定位法、基于车牌边缘特征的车牌定位法等,这些方法各有所长。值得注意的是,车牌定位算法的分类并不是的,区别算法类别的标准并不十分明确。车牌定位算法的方法多种多样、各有所长,但存在着计算量大或者定位准确率不高等问题。
车牌定位是车牌识别的关键步骤,为了能在复杂背景和不均匀光照条件下快速准确定位车牌位置,基于改进Isotropic Sobel边缘检测算子的车牌定位算法,由此来解决其存在的问题,该算法通过改进Isotropic Sobel边缘检测算子,实现了车牌图像在水平、垂直以及对角线方向上的纹理特征提取,然后采用Otsu算法阈值化,再对阈值化后的二值图像做数学形态算得到车牌的候选区域,后利用车牌特征去除伪车牌。
对输入的彩像进行灰度化处理:
彩像包含更多的信息,但是直接对彩像进行处理的话,系统的执行速度将会降低,储存空间也会变大。彩像的灰度化是图像处理的一种基本的方法,在模式识别领域得到广泛的运用,合理的灰度化将对图像信息的提取和后续处理有很大的帮助,能够节省储存空间,加快处理速度。
边缘检测的方法是考察图像的像素在某个领域内灰度的变化情况,标识数字图像中亮度变化明显的点。图像的边缘检测能够大幅度地减少数据量,并且剔除不相关的信息,保存图像重要的结构属性。在实际的图像分割中,往往只用到一阶和二阶导数进行边缘检测,虽然,在原理上,可以用更高阶的导数,但是,因为噪声的影响,在纯粹二阶导数操作中就会出现对噪声敏感的现象,三阶以上的导数信息往往失去了应用价值。此外,二阶导数还可以说明灰度突变的类型,在有些情况下,如灰度变化均匀的图像,只利用一阶导数可能找不到边界,此时二阶导数就能提供很有用的信息。为了减少二阶导数对噪声敏感,解决的办法是先对图像进行平滑滤波,消除部分噪声,再进行边缘检测。
目前ITS市场中车牌识别系统主要功能包括:
1、 车辆牌照自动识别(信息包括完整的牌照信息,颜色、字符、汉字、数字全面完整的识别)。
2、 车速的自动准确检测。
3、 违法黑牌照车辆的抓拍报警。
4、 车辆识别信息与车管所车辆信息的及时联动、操作权限的分立、前端采集信息的实时上传以及网络断点续传等主流功能。
其中车辆牌照的自动识别系统目前业界纯视频识别率应达到90%以上,外触发识别率应达到98%以上。这里所说的识别率是指整牌的识别率,包括车牌颜色、字符、数字以及汉字四项内容。以目前技术角度来说**准确识别是理想化的情况,实际情况中车辆牌照的识别还存在外界因素的种种影响,例如车速、气候、照度等因素都会影响终的识别效果。车辆牌照的抓拍前提是摄像机快门,即SHUTTER的反应速度快慢来决定。通常来说车辆速度小于140公里/小时的时候,快门速度采用1/500~1/1000均可达到良好的效果,业内所用的摄像机其内部参数往往在这一区间内,这是业内厂家的一种共识。
车牌识别系统主要解决的问题
车牌识别技术可以实现自动登记车辆“身份”,已经被广泛应用于各种交通场合,对“平安城市”的建设有着至关重要的作。具体概括如下:
① 电子系统
电子系统作为一种抓拍车辆违章违规行为的智能系统,大大降低了交通管理压力。随着计算机技术和CCD技术的发展,目前电子系统已经是一种纯视频触发的高清抓拍系统,可以完成多项违章抓拍功能,其中包括违章闯红灯抓拍功能、违章不按车道行驶抓拍功能、违章压线变道抓拍功能、违章压双黄线抓拍功能和违章逆行抓拍功能等内容。
② 卡口系统
卡口系统对监控路段的机动车辆进行全天候的图像抓拍,自动识别车牌号码,通过公安专网与卡口系统控制中心的黑名单数据库进行比对,当发现结果相符合时,系统自动向相关人员发出警报信号。卡口系统记录的图像还可以清楚地分辨司乘人员(**)的面部特征。
③ 高速公路收费系统
高速公路收费系统已经基本实现自动化,当车辆在高速公路收费入口站时,系统进行车牌识别,保存车牌信息,当车辆在高速公路收费出口站时,系统再次进行车牌识别,与进入车辆的车牌信息进行比对,只有进站和出站的车牌一致方可让车辆通行,自动收费系统可以有效地提高车辆的通行效率,并且可以有效地检测出逃费车辆。
④ 高速公路**速抓拍系统
系统抓拍**速的车辆和识别车牌号码,并通过公安专网将**速车辆的车牌号码传达到各出口处罚点,各出口处罚点用车牌识别设备对出口车辆进行车牌识别,与己经收到的**速车辆的号码对比,一旦号码相同立即报警。
⑤ 停车场收费系统
当车辆进入停车场时,收费系统抓拍车辆图片进行车牌识别,保存车辆信息和进入时间,并语音播报空闲车位,当车辆离 停车场时,收费系统自动识别出该车的车牌号码和保存车辆离 的时间,并在数据库中查找该车的进入时间,计算出该车的停车费周,车主交完费用后,收费系统自动放行。停车场收费系统不但实现自动化管理,节约人力,而且还保证了车辆停放的安全性。
⑥ 公交车报站系统
当公交车进入和离开公交站台时,报站系统对其进行车牌识别,然后与数据库中的车牌进行比对,语音报读车牌结果和公交线路。综上所述,车牌识别技术的广泛应用使道路安全、交通通畅、车辆安全、环境保护得到了全面的**。