基于Matlab的车牌识别系统的设计与实现毕业论文.docx

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1、基于Matlab的车牌识别系统的设计与实现毕业论文当前位置：文档视界基于Matlab的车牌识别系统的设计与实现毕业论文基于Matlab的车牌识别系统的设计与实现毕业论文当前位置：文档视界基于Matlab的车牌识别系统的设计与实现毕业论文基于Matlab的车牌识别系统的设计与实现毕业论文摘要汽车车牌的识别系统是当代化的智能交通管理领域的重要组成部分之一。车牌识别系统能使车辆管理愈加智能化和数字化，能够有效地提升交通管理的方便性与有效性。车牌识别系统中主要包括了五大核心部分，分别是图像收集、图像预处理、车牌定位、字符分割、字符识别等。而本文主要介绍的是图像预处理、车牌定位、字符分割这三个模块的实现

2、方法。本文的图像预处理模块的步骤是将图像灰度化和用Roberts算子进行边缘检测。分割采用和车牌定位是利用的数学形态法来确定车牌的位置，然后利用车牌彩色信息彩色的分割法来完成车牌部位的分割。字符的分割采用的是以二值化后的车牌部分进行垂直投影的方法，之后再对垂直投影进行扫描，来完成字符的分割。本文针对其的核心部分是进行阐述并使用MATLAB软件环境下来进行字符分割的仿真实验。关键词：MATLAB；图像预处理；车牌定位；字符分割AbstractVehiclelicenseplaterecognitionsystemisoneimportantofthemodernintelligenttraffi

3、cmanagement.Licenseplaterecognitionsystemtomakemoreintelligentvehiclemanagement,digital,Effectivetrafficmanagementtoenhancetheconvenienceandeffectiveness.Licenseplaterecognitionsystemincludesimageacquisition,imagepreprocessing,licenseplatelocalization,charactersegmentation,characterrecognitionandoth

4、erfivecoreparts.Inthispaper,preprocessing,licenseplatelocalization,charactersegmentationmethodfortherealizationofthreemodules.ThisistheimagepreprocessingmoduleandtheuseoftheimagegrayscaleRobertsedgedetectionoperatorsteps.Licenseplatelocationandsegmentationusingmathematicalmorphologymethodisusedtodet

5、erminethelicenseplatelocation，Re-uselicenseplatecolorsegmentationmethodofcolorinformationtocompletethelicenseplateareasegmentation.Charactersegmentationapproachisbasedonthelicenseplateafterthebinarypartoftheverticalprojection,Thenscanintheverticalprojection,thuscompletingthecharactersegmentation.Thi

6、sarticleisdescribedforthecorepartandusetheMATLABsoftwareenvironment,thesimulationexperimentsforcharactersegmentation.KeyWords:MATLABsoftware；imagepreprocessing；licenseplatelocalization；charactersegmentation.目录1引言(1)1.1本课题的研究背景(1)1.2本课题的研究目的及意义(2)1.3国内外的发展状况(3)1.4主要应用领域(5)1.5设计原理(7)2MATLAB简介(8)2.1MAT

7、LAB发展历史(8)2.2MATLAB的语言特点(8)3LPR系统设计与实现(10)3.1系统框架构造和工作流程(10)3.2设计方案(11)3.3图像预处理(12)3.3.1图像灰度化(12)3.3.2图像的边缘检测(13)3.4车牌定位和分割(16)3.4.1车牌定位(16)3.4.2车牌分割(18)3.4.3对定位后的彩色车牌的进一步处理(19)3.5字符分割与归一化(20)3.5.1字符分割(20)3.5.2字符归一化处理(21)3.6字符的识别(21)4实验结果和分析(24)5总结(26)致谢(27)参考文献(28)1引言1.1本课题的研究背景当代社会已经步入信息时代，伴随着通信技术

8、与计算机网络技术和计算机技术的一起全面发展，自动化信息的处理水安然平静能力在不断提高，但作为当代社会最主要交通工具的汽车在人们的生活生产的各个领域被大量使用，所以他的信息进行自动收集技术和管理方案具有特别重要的意义，成为信息处理技术的一项重要研究课题1。在此之外，智能交通系统，简称ITSIntelligentTrafficSystem已经成为当代社会道路交通发展的趋势。智能的交通系统，就是在现代科学技术高速发展的背景下产生的。其目的在于将现今的计算机处理技术、自动控制技术、数据通信技术等综合的应用于地面交通管理体型中来，进而建立了一种高效、实时准确的交通管理系统。公路交通基础建设的将会不断发展

9、和车辆管理体制不断完善，就为了以视觉监控为基础的智能交通系统的实际应用打下了良好基础。智能交通的系统中，车牌自动识别系统是一个非常重要的发展方向。LPRS或ALPRS是车牌自动识别系统的简称，该系统能够对车辆进行自动登记、监视、验证、报警。系统应用的场合包括：桥梁，高速公路，隧道这一系列收费管理系统2。城市交通车辆的管理，智能停车场管理，智能小区，车流统计，车牌验证等。同时，汽车的牌照自动识别的基本方法还能够在其他检测和识别领域得到应用，由此可见车牌自动识别这个问题已成为当代交通工程领域研究的重点和热门问题之一。车牌识别系统是一项科学技术含量很高的，并且具有多种技术结合的产品，主要有数字图像处

10、理、计算机视觉、形式识别、数字视频处理等技术组成。同时也是智能交通系统的重要技术，产生在60年代。在80年代时，当时城市交通问题日趋严重，美国和欧洲等很多国家投入了大量人力和物力，建立了自动化高速公路网，并且安装了摄像、光纤网络和雷达探测系统，简历智能交通系统。在美国、欧洲、日本等这些发达国家的带动下，世界各国也都开场简历智能交通系统。但是由于公路车流量日益增大、车辆管理相对越来越困难，道路交通日益拥挤，因而全世界各个国家都在积极建设适应将来交通运输需求的智能交通系统。车辆牌照识别系统是基于图像处理技术的基础上进行研究的。本课题的图像处理分为下面几方面3：1.图像数字化其目的是将模拟形式下的图

11、像通过数字化的设备转变为数字计算机可用的离散形的图像数据。2.图像变换其目的是为到达了某种目的进而对图像使用的一种技巧,通过变换图像能够使其更为容易、方便地处理和操作。3.图像加强改善图像的质量是图像加强的主要目的。进而采用一些处理技术来加强图像中的某些信息,消除或削弱某些无关信息,因此有目的地强调图像的整体或局部特征，让观察者能看到愈加明晰、直接的处理和分析图像。强化图像轮廓、直方图修正、灰度变换等全都是常用的手段。4.图像分割在图像应用和研究中,人们仅仅对图像的某些部分感到兴趣。它们一般在对应图像中待定的、具有独特性质的某个区域。图像分割就是要把图像中需要的那个部分给分割出来。5.图像分析

12、图像分析内容分为图像分割、特征提取、符号描绘、与图像的检测和匹配1.2本课题的研究目的及意义车牌识别系统的主要任务是处理和分析摄取到的在复杂背景下的车辆图像，定位分割牌照，然后自动识别汽车牌照上面的字符，车牌识别系统是利用车辆牌照的唯一性来进行识别和统计车辆的，它是以形式识别、数字图像处理、计算机视觉等科学技术为基础的智能化识别系统。在当代化的交通发展中车牌识别系统将会是制约交通系统智能化、当代化的一个重要因素，车牌的识别系统能够从一张图像中自动提取出车辆的图像，能够将牌照的图像自动分割，能够正确识别字符，进而降低了交通的管理工作复杂度。车牌识别系统是把获取的车辆图像来进行一系列的分析处理之后

13、，并以字符串的形式得出输出结果，所以不但数据量变小，易于存储，操作更容易，得出车牌识别系统便捷绝对是人工车牌识别所不能媲美的，它包含着很大的经济价值和发展前景，因而车牌识别技术的研究是非常有的必要的。其中车牌识别系统中最重要的两个技术是车牌字符识别和车牌定位，所以这两个技术的好坏能够直接影响到一整个车牌识别系统的实时性和准确性。因而国内外己有不少学者就对车牌定位技术做了很多的研究，但是在实际的应用中却还没有一个有效可行的方法，就例如由于车辆抖动而造成车牌图像的歪斜、和由于污迹，磨损造成车牌字符模糊、并且由于光照不均造成车牌图像的模糊等都会或少或多影响到了车牌定位的准确性。根据实际情况能够得出，

14、很多学者开场在鉴于车牌图像的本身特征基础上研究车牌的定位技术，并且先后提出了些有效的定位方法，以减小由于种种主、客观因素而对车牌定位准确度的影响4。但是由于智能交通的不断发展，进而使得对车牌定位系统有更高的要求，主要表如今系统的准确性和实时性。车牌字符识别的目的是对车牌上的字母、数字和汉字进行准确快速的识别并且要以字符串的形式输出识别的结果，所以讲字符识别技术是整个车牌识别系统关键。其它图像识别系统与车牌识别系统相比拟而言要简单的多，在字符的识别中，汉字识别同样是最关键也是最难的部分，这就是为什么很多国外较为成熟的一些车牌识别系统无法进军中国市场的原因。此外，由于环境的影响，车牌识别系统必须能

15、够保证在任何天气情况中全天不间断的正常工作。到如今为止，在诸多的车牌自动识别系统中还没有一个能够完全到达理想的效果，所以对车牌识别技术的研究意义重大。1.3国内外的发展状况从20世纪90年代初开场，国内外就都已经有了对汽车牌照自动识别的研究，它的主要途径就是对车牌图像进行的分析，自动提取车牌的信息，确定汽车的牌号。在一些应用中，有使用到模糊数学理论也有用到神经元网络的算法来识别车牌中的字符，但是由于光路中有灰尘、外界环境光线变化、季节环境变化以及车牌本身比拟模糊等这些条件下的影响，给车牌的识别带来较大的困难。国外的相关研究有：(1)JBarroso提出基于扫描的行高频分析的方法；(2)I.T.

16、Lancaster提出的类字符分析的方法等5。都是为了解决图像恶化这一问题，就目前来讲，国内外都采用主动红外的照明摄像或者使用特殊传感器用来提高图像质量，然后提高识别率，但是系统的投资成本过于旁大，不合适普遍推广。车牌识别系统中两个关键子系统是车牌字符识别系统和车牌定位系统。在车牌定位系统的研究中，国内外学者都已经作了大量的工作，但是实际效果却不是很理想，比方讲车牌图像的倾斜问题、车牌外表的磨损和污秽问题、光线的干扰问题等都是成为影响定位准确度的潜在因素。所以近年来有不少的学者针对车牌本身特点，车辆拍摄的很多不良现象以及背景的复杂状况，先后都提出了很多有针对性的定位方法，能够使车牌定位在方法和

17、技术上都有了非常大的改善.然而当代化的交通系统不断提高快节拍，将对车牌定位的实时性和准确率提出更高的要求。因此进一步加深车牌定位的研究是必要的。车牌字符识别是在车牌准确定位的基础之上，对车牌上的字母、汉字、数字进行有效确实认经过，其中汉字识别就是一个难点，很多国外的LPR系统也是往往由于汉字很难以识别而无法打入中国市场，因此探寻好方法解决字符的识别也会是至关重要的。目前已有的方法很多，但是其效果与实际的要求相差很远，难以适应当代化交通系统快节拍、高速度的要求。所以对字符识别的进一步研究也需要同时具有必要性和紧迫性。从实用技术来看，如以色列的Hi-Tech公司研制出的多种See/Carsyste

18、m，适应于几个不同国家的车牌识别，就针对于中国格式车牌的See/Carsyste而言，它不仅仅能识别汉字，并且识别率有待提高。新加坡Optasia公司的VLPRS产品，愈加合适于新加坡的车牌，此外加拿大、意大利、日本、德国、英国等这些西方发达国家都已经有合适于本国车牌的识别系统。但是在我国实际情况会愈加复杂，国外的拍摄环境都非常的理想，而且车牌技术规范很统一，这一方面我国明显规范的并不到位，不同种类的汽车有不同的规格、颜色和大小，所以车牌的颜色很多，而且位数都不统一，这样会对管理造成一定的困难。需要识别的车牌图像中就有功率不大的汽车使用的蓝底白字牌照，黄底黑字牌照是大功率汽车所用的，警车和军车

19、是白底黑字，红字牌照，还有黑底白字牌照是国外驻华机构的等。所以根据数字而言，有七个字位的，但是也存在有九位数字的武警车，还有军车、前两位字符上下排列的等，这样对车牌识别系统的要求要变的很高。如今国内最主要的使用的产品是中国科技学院自动化研究所研究的一款汉王公司的“汉王眼，此外国内的中智交通电子系统有限公司、深圳市吉通电子有限公司、亚洲视觉科技有限公司等都有本人的产品，此外清华大学、西安交通大学研究室、浙江大学、上海交通大学的计算机科学与工程系等都做过一系列的研究。为了提高识别率，都采用了一些其他的辅助设备和硬件的探测器如红外照明等，汉眼王就是采用光学滤波器和主动红外照明来削弱可见光的不易操控的

20、影响，减少汽车大小灯光和恶劣气候的影响，另外还要求在高速公路管理窗口到“汉王眼识别点埋设两条线路管道，一条管道铺设触发信号线路和汉王眼与管理计算机的通讯线路，投资宏大，不合适于大面积的推广:另一条管道铺设220伏50赫兹1安培的沟通供电线路。此外，还有两种十分的科技被用在车牌的识别中，无线射频技术和条形码识别技术。条形码识别的要求是要先在车身上喷刷条形码，把扫描设备在系统的某一固定位置上，通过读取条形码，来到达识别车辆车牌的目的。想要使用无线射频技术，就要求在车内安装标示卡，收发器等装置安装在系统某一位置，接受标示卡来通过收发器来的信号，这样就能够识别车辆。但是很显然这两项技术的推广性不大6。

21、就目前的产品的使用的指标不难看出，车牌识别系统的识别速度和识别率需要提高。当代交通飞速的发展和车牌识别系统的应用范围不断的加宽，这样人们对车牌识别系统就提出了更严格的要求。因而，研究高速、识别算法与准确的定位会是当前的主要任务，而图像处理技术的发展与计算机性能、摄像设备的提高都会影响车牌识别技术的进步，进而车牌识别系统的辨识度提高。1.4主要应用领域车辆牌照定位与识别是计算机视觉与形式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一,该技术应用范围非常广泛,主要应用于：(1)不停车自动收费；(2)机场、港口等出入口车辆管理；(3)交通控制与诱导；(4)闯红灯等违章车辆监控；(5)小区车辆管理；(6

22、)交通流量检测；(7)公共停车场安全防盗管理；(8)道口检查站车辆监控；(9)车辆安全防盗、查堵指定车辆；(10)计算出行时间等。其存在的市场价值是非常大的，有足够大的能量的社会效益和经济效益。部分应用如图1-1所示：图1-1收费口、道路监控和停车管理中的应用车牌自动识别系统可安装于公路收费站、停车场、十字路口等交通关卡处，其详细应用可概括为：(l)监视相应路段的交通状况，能够直接通过交通监控利用车牌识别系统的摄像设备，获得车辆密度、排队、队长规模等交通信息，观察和防备交通事故。它还能够同其他的检测器或雷达测速器配合使用，用来监督违犯限速值的车辆。假如发现违规操作的车辆，摄像机拍取该车的图像，

23、牌照号码就能够得知了，最后会给违规车辆发出警告。(2)交通流测量控制指标的参量，就是为了到达交通流控制的目的，一部分测量的交通流指标是相当重要的。该系统能够统计和测量很多交通流指标的参数，如总行程时间，总的流入量流出量，总的服务流率，日车流量，车型及车流组成，车流高峰时间段，小时/分钟车流量，车辆密度，平均车速等。这些交通诱导系统是提供我们需要的交通流信息。(3)高速公路上面的事故自动测报就是由于该系统能够测量交通流量指标和监视道路情况，能及时发现堵车、排队、超速、事故等交通异常现象。(4)对运营管理、安全检查、养路费交纳，这些情况实行不停车检查。根据所识别出的车牌号码能够从数据库中调取该车档案材料，能够发现还没交纳养路费的车辆。另外，该系统能够发现没有车牌的车辆。假如联用同车型检测器，可很快的发现所车型与挂车不符的车辆。(5)车辆定位能够能够自动识别车牌的号码，所以很容易发现车辆被盗，他还能够定位车辆的行驶位置。这为发现、追踪和防备涉及车辆的犯罪，保护车辆的安全有着重大作用，保障城市治安及交通安全。车牌自动识别系统拥有广阔的应用前景，但若在每个街口都装配一套全新的车辆探测器的硬件系统则投资宏大，所以急需一个纯软件实行的车牌自动识别系统来最大限度的减少费用，而纯软件的设计，不仅投资小而且灵敏性高，合适我国的国情。