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**。
车牌字符分割
① 车牌字符分割算法的研究
车牌字符分割就是对已经定位出的车牌区域内的车牌字符进行分割,从而获取车牌上的字符,是车牌字符识别的前提和准备。车牌字符分割的好坏,直接影响到识别效果的好坏。在车牌识别系统中,由于车牌污染、背景复杂、光照不均匀、车牌发生倾斜、边框影响以及间隔符等因素影响,很难找到一种普遍使用的分割方法。
车牌区域定位完成之后,由于提取出来的车牌区域内的车牌图像可能存在倾斜现象,因此,在车牌字符分割之前,需要判断车牌图像是否倾斜。在车牌倾斜的情况下,需要准确的求得车牌的倾斜角度,然后把发生倾斜的车牌校正过来,为接下来的字符分割创造条件,这就是车牌的倾斜校正。常用的倾斜校正算法包括Radon变换、Hough变换。在车牌的倾斜校正完成之后,需要去除车牌的上下、左右边界,然后才能把车牌上的字符一个个的分割出来,得到一个单独的车牌字符图像,为后续的车牌字符识别做好准备,即车牌的字符分割。
在车牌的字符分割中,有许多因素会对车牌的字符分割造成影响,例如图像的噪声、车牌的定位不精确、字符的粘连、汉字的不连通等。本文介绍一种改进的水平投影算法,该算法能够克服这些因素造成的不良影响,并且能够准确的分割出车牌,为后续的精确识别做好准备。为了分割出相互独立的字符,对经过Otsu算法阈值化的灰度图进行分割。
号码识别
为了进行车牌识别,需要以下几个基本的步骤:
1)牌照定位,定位图片中的牌照位置;
2)牌照字符分割,把牌照中的字符分割出来;
3)牌照字符识别,把分割好的字符进行识别,终组成牌照号码。
车牌识别过程中,牌照颜色的识别依据算法不同,可能在上述不同步骤实现,通常与车牌识别互相配合、互相验证。
1)牌照定位
自然环境下,汽车图像背景复杂、光照不均匀,如何在自然背景中准确地确定牌照区域是整个识别过程的关键。首先对采集到的视频图像进行大范围相关搜索,找到符合汽车牌照特征的若干区域作为候选区,然后对这些侯选区域做进一步分析、评判,后选定一个的区域作为牌照区域,并将其从图像中分离出来。
2)牌照字符分割
完成牌照区域的定位后,再将牌照区域分割成单个字符,然后进行识别。字符分割一般采用垂直投影法。由于字符在垂直方向上的投影必然在字符间或字符内的间隙处取得局部小值的附近,并且这个位置应满足牌照的字符书写格式、字符、尺寸限制和一些其他条件。利用垂直投影法对复杂环境下的汽车图像中的字符分割有较好的效果。
3)牌照字符识别方法主要有基于模板匹配算法和基于人工神经网络算法。基于模板匹配算法首先将分割后的字符二值化并将其尺寸大小缩放为字符数据库中模板的大小,然后与所有的模板进行匹配,选择匹配作为结果。基于人工神经网络的算法有两种:一种是先对字符进行特征提取,然后用所获得特征来训练神经网络分配器;另一种方法是直接把图像输入网络,由网络自动实现特征提取直至识别出结果。
实际应用中,车牌识别系统的识别率还与牌照质量和拍摄质量密切相关。牌照质量会受到各种因素的影响,如生锈、污损、油漆剥落、字体褪色、牌照被遮挡、牌照倾斜、高亮反光、多牌照、**等等;实际拍摄过程也会受到环境亮度、拍摄方式、车辆速度等等因素的影响。这些影响因素不同程度上降低了车牌识别的识别率,也正是车牌识别系统的困难和挑战所在。为了提高识别率,除了不断地完善识别算法还应该想办法克服各种光照条件,使采集到的图像利于识别。
车牌识别技术原理
1、车牌识别系统框架
文通车牌识别系统采用高度模块化的设计,将车牌识别过程的各个环节各自作为一个独立的模块,采用国际的计算机智能算法技术,首先通过摄像头提取车牌视频图像,对获取的每一帧图像,利用的高效视频检测技术对车牌进行定位和跟踪,从中自动提取车牌图像,然后经过车牌精确定位、切分和识别模块准确地自动分割和识别字符,得到车牌的全部字符信息以及颜色信息。系统框架如图所示:
2、车牌定位模块
车牌定位模块是一个十分重要的环节,是后续环节的基础,其准确性对整体系统性能的影响巨大。本系统实现了一种完全基于学习的多种特征融合的车牌定位新算法,适用于各种复杂的背景环境和不同的摄像角度。同步内置的区域设置功能,可以很大程度上减少外部环境对于车牌识别的干扰,达到的识别效率。
3、车牌矫正及定位模块
受拍摄条件的限制,图像中的车牌总不可避免的存在一定的倾斜,需要一个矫正和定位环节来进一步提高车牌图像的质量,为切分和识别模块做准备。本系统使用*创的精心设计的快速图像处理滤波器,计算速度快,利用车牌整体信息,避免了局部噪声带来的影响,另一个优点就是通过对多个中间结果的分析还可以对车牌进行定位,进一步减小非车牌区域的影响。本系统较之其他公司的车牌识别系统,对于倾斜车牌图片的支持要更多,一般的车牌识别软件,支持的倾斜角度是±5°,该车牌识别软件,能支持±45°的倾斜角度,并且通过内部倾斜校正算法,不会因为倾斜角度的增加而降低识别率。
4、车牌切分模块
车牌切分模块利用车牌文字的灰度、颜色、边缘分布等各种特征,能较好地抑制车牌周围其他噪声的影响,并能容忍一定倾斜角度的车牌。
5、车牌识别模块
在车牌识别模块中,采用了多种识别模型相结合的方法,构建了一种层次化的字符识别流程,有效地提高了字符识别的正确率。另一方面,在字符识别之前,使用计算机智能算法对字符图像进行了前期处理,不仅保留了图像信息,而且提高了图像质量和相似字符的可区分性,保证了字符识别的可靠性。
6、车牌识别结果决策模块
文通车牌识别系统可以对每帧车牌图像进行实时识别,因此在一辆车的识别过程中,本系统将得到若干相同或不同的识别结果。这就需要一个识别结果的决策模块,具体地说,决策模块利用一个车牌的帧图像,对识别结果进行智能化的决策,通过计算观测帧数、识别结果稳定性、平均可信度和相似度等度量值得到该车牌的综合可信度评价,从而决定是否输出识别结果,或是拒绝该结果。一个车牌的终识别结果是通过分析所有帧的识别结果,对它们进行智能化的归类和投票,并结合一定的文法信息综合而成。这种方法综合利用了所有帧的信息,减少了以往基于单幅图像的识别算法所带来的偶然性错误,大大提高了系统的识别率和识别结果的正确性和可靠性。