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車牌識別系統

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車牌識別系統原理 車牌識別系統應用領域

車牌識別系統原理 車牌識別系統應用領域

作者:志鵬 來源:凯发手机登录苹果版下载 發布時間:2018-08-22 14:34 瀏覽量:194
導讀:凯发手机登录苹果版下载給大家分享車牌識別系統原理和車牌識別系統的應用領域給大家。

  車牌識別系統原理

  車牌識別過程包括圖像采集、預處理、車牌定位、字符分割、字符識別、結果輸出等一系列算法運算,其運行流程如下圖所示:

車牌識別系統流程圖

  1.圖像采集

凯发手机登录苹果版下载   根據車輛檢測方式的不同,圖像采集一般分為兩種,一種是靜態模式下的圖像采集,通過車輛觸發地感線圈、紅外或雷達等裝置,給相機一個觸發信號,相機在接收到觸發信號后會抓拍一張圖像,該方法的優點是觸發率高,性能穩定,缺點是需要切割地面鋪設線圈,施工量大;另一種是視頻模式下的圖像采集,外部不需要任何觸發信號,相機會實時地記錄視頻流圖像,該方法的優點是施工方便,不需要切割地面鋪設線圈,也不需要安裝車檢器等零部件,但其缺點也十分顯著,由于算法的極限,該方案的觸發率與識別率較之外設觸發都要低一些。

  2.預處理

凯发手机登录苹果版下载   由于圖像質量容易受光照、天氣、相機位置等因素的影響,所以在識別車牌之前需要先對相機和圖像做一些預處理,以保證得到車牌最清晰的圖像。一般會根據對現場環境和已經拍攝到的圖像的分析得出結論,實現相機的自動曝光處理、自動白平衡處理、自動逆光處理、自動過爆處理等,并對圖像進行噪聲過濾、對比度增強、圖像縮放等處理。去噪方法有均值濾波、中值濾波和高斯濾波等;增強對比度的方法有對比度線性拉伸、直方圖均衡和同態濾波器等;圖像縮放的主要方法有最近鄰插值法、雙線性插值法和立方卷積插值等。

逆光圖像
逆光圖像
過曝圖像
過曝圖像
有噪聲圖像
有噪聲圖像

  3.車牌定位

  從整個圖像中準確地檢測出車牌區域,是車牌識別過程的一個重要步驟,如果定位失敗或定位不完整,會直接導致最終識別失敗。車牌定位方法一般會依據紋理特征、顏色特征和形狀特征等信息,采用投影分析、連通域分析、機器學習等算法檢測車牌。投影分析方法根據車牌字符與背景交替出現的次數相比于其他情況要多這個特征,通過圖像在水平和垂直方向的投影分析來定位車牌。連通域分析根據車牌中的每個字符都是一個連通域且這些連通域的結構和顏色都一致的特征,通過檢測并合并這些連通域來定位車牌;機器學習的思路是,先使用從很多個車牌樣本中提取出來的特征把一個弱分類器訓練成一個強分類器,再使用這個強分類器對圖像進行掃描檢測從而定位到車牌。由于復雜的圖像背景,且要考慮不清晰車牌的定位,所以很容易把柵欄,廣告牌等噪聲當成車牌,所以如何排除這些偽車牌也是車牌定位的一個難點。為了提高定位的準確率和提高識別速度,一般的車牌識別系統都會設計一個外部接口,讓用戶自己根據現場環境設置不同的識別區域。

車牌定位
基于連通域分析的車牌定位方法流程圖

  4.車牌校正

  由于受拍攝角度、鏡頭等因素的影響,圖像中的車牌存在水平傾斜、垂直傾斜或梯形畸變等變形,這給后續的識別處理帶來了困難。如果在定位到車牌后先進行車牌校正處理,這樣做有利于去除車牌邊框等噪聲,更有利于字符識別。目前常用校正方法有:Hough變換法,通過檢測車牌上下、左右邊框直線來計算傾斜角度;旋轉投影法,通過按不同角度將圖像在水平軸上進行垂直投影,其投影值為0的點數之和最大時的角度即為垂直傾斜角度,水平角度的計算方法與其相似;主成分分析法,根據車牌背景與字符交界處的顏色具有固定搭配這一特征、求出顏色對特征點的主成分方向即為車牌的水平傾斜角度;方差最小法,根據字符在垂直方向投影點的坐標方差最小導出垂直傾斜角的閉合表達式,從而確定垂直傾斜角度;透視變換,利用檢測到的車牌的四個頂點經過相關矩陣變換后實現車牌的畸變校正。

水平和垂直傾斜
水平和垂直傾斜
梯形畸變

  5.字符分割

  定位出車牌區域后,由于并不知道車牌中總共有幾個字符、字符間的位置關系、每個字符的寬高等信息,所以,為了保證車牌類型匹配和字符識別正確,字符分割是必不可少的一步。字符分割的主要思路是,基于車牌的二值化結果或邊緣提取結果,利用字符的結構特征、字符間的相似性、字符間間隔等信息,一方面把單個字符分別提取出來,也包括粘連和斷裂字符等特殊情況的處理;另一方面把寬、高相似的字符歸為一類從而去除車牌邊框以及一些小的噪聲。一般采用的算法有:連通域分析、投影分析,字符聚類和模板匹配等。污損車牌和光照不均造成的模糊車牌仍是字符分割算法所面對的挑戰,有待更好的算法出現并解決以上問題。

字符切割

  6.字符識別

  對分割后的字符的灰度圖像進行歸一化處理,特征提取,然后經過機器學習或與字符數據庫模板進行匹配,最后選取匹配度最高的結果作為識別結果。目前比較流行的字符識別算法有:模板匹配法、人工神經網絡法、支持向量機法和Adaboost分類法等。模板匹配法的優點是識別速度快、方法簡單,缺點是對斷裂、污損等情況的處理有一些困難;人工神經網絡法學習能力強、適應性強、分類能力強但比較耗時;支持向量機法對于未見過的測試樣本具有更好的識別能力且需要較少的訓練樣本;Adaboost分類法能側重于比較重要的訓練數據,識別速度快、實時性較高。我國車牌由漢字、英文字母和阿拉伯數字3種字符組成,且具有統一的樣式,這也是識別過程的方便之處。但由于車牌很容易受外在環境的影響,出現模糊、斷裂、污損字符的情況,如何提高這類字符和易混淆字符的識別率,也是字符識別的難點之一。易混淆字符包括:0與D、0與Q、2與Z、8與B、5與S、6與G、4與A等。

字符識別
污損車牌

  7.車牌結果輸出

凯发手机登录苹果版下载   將車牌識別結果以文本格式輸出,包括車牌號,車牌顏色,車牌類型等。

車牌輸出結果

  車牌識別系統應用領域

  一、監測報警

凯发手机登录苹果版下载   對于納入“黑名單”的車輛,例如:被通緝或掛失的車輛、欠交費車輛、未年檢車輛、肇事逃逸及違章車輛等,只需將其車牌號碼輸入到應用系統中,車牌識別設備安裝于指定的路口、卡口或由執法人員隨時攜帶按需要放置,系統將識讀所有通過車輛的牌照號碼并與系統中的“黑名單”比對,一旦發現指定車輛立刻發出報警信息。系統可以全天不間斷工作、不會疲勞、錯誤率極低;可以適應高速行駛的車輛;可以在車輛行使過程中完成任務不影響正常交通;整個監視過程中司機也不會覺察、保密性高。應用這種系統將極大地提高執法效率。

  二、超速違章處罰

凯发手机登录苹果版下载   車牌識別技術結合測速設備可以用于車輛超速違章處罰,一般用于高速公路。具體應用是:在路上設置測速監測點,抓拍超速的車輛并識別車牌號碼,將違章車輛的牌照號碼及圖片發往各出口;在各出口設置處罰點,用車牌識別設備識別通過車輛并將號碼與已經收到的超速車輛的號碼比對,一旦號碼相同即啟動警示設備通知執法人員處理。與傳統的超速監測方式相比,這種應用可以節省警力,降低執法人員的工作強度,而且安全、高效、隱蔽,司機需時刻提醒自己不能超速,極大地減少了因超速引發的事故。

  三、車輛出入管理

  將車牌識別設備安裝于出入口,記錄車輛的牌照號碼、出入時間,并與自動門、欄桿機的控制設備結合,實現車輛的自動管理。應用于停車場可以實現自動計時收費,也可以自動計算可用車位數量并給出提示,實現停車收費自動管理節省人力、提高效率。應用于智能小區可以自動判別駛入車輛是否屬于本小區,對非內部車輛實現自動計時收費。在一些單位這種應用還可以同車輛調度系統相結合,自動地、客觀地記錄本單位車輛的出車情況,H3智在通行管理系統采用了車牌識別技術,達到不停車、免取卡,有效提高車輛出入通行效率。

車牌識別系統應用領域

  四、自動放行

  將指定的牌照信息輸入系統,系統自動地識讀經過車輛的牌照并查詢內部數據庫。對于需要自動放行的車輛系統驅動電子門或道閘凯发手机登录苹果版下载讓其通過,對于其它車輛系統會給出警示,由值勤人員處理。可用于特殊單位(如軍事管理區、保密單位、重點保護單位等)、路橋收費卡口、高級住宅區等。

  五、高速公路收費管理

  在高速路的各個出入口安裝車牌識別設備,車輛駛入時識別車輛牌照將入口資料存入收費系統,車輛到達出口時再次識別其牌照并根據牌照信息調用入口資料,結合出入口資料實現收費管理。這種應用可以實現自動計費并可防止作弊,避免了應收款的流失。

凯发手机登录苹果版下载   高速公路已開始實施聯網收費,隨著聯網范圍的擴大,不同車型的收費差額也越來越高,司機利用現有收費系統的漏洞通過中途換卡進行逃費的問題將越來越突出,利用車牌識別技術是解決此類問題的根本方法。

  六、計算車輛旅行時間

凯发手机登录苹果版下载   在交通管理系統中可以將車輛在某條道路的平均旅行時間作為判斷該道路擁堵狀況的一個參數。安裝車牌識別設備于道路的起止點,識讀所有通過車輛并將牌照號碼傳回交通指揮中心,指揮中心的管理系統根據這些結果就可計算出車輛平均旅行時間。

  七、牌照號碼自動登記

凯发手机登录苹果版下载   交通監管部門每天都要處理大量的違章車輛圖片,一般由人工辨識車牌號碼再輸入管理系統,這種方式工作量大、容易疲勞誤判。采用自動識別可以減少工作強度能夠大幅度提高處理速度和效率。這種功能可用于電子警察系統、道路監控系統等。

  車牌識別停車場系統凯发手机登录苹果版下载將攝像機在入口拍攝的車輛車牌號碼圖象自動識別并轉換成數字信號。做到一卡一車,車牌識別的優勢在于可以把卡和車對應起來,使管理提高一個檔次,卡和車的對應的優點在于長租卡須和車配合使用,杜絕一卡多車使用的漏洞,提高物業管理的效益;同時自動比對進出車輛,防止偷盜事件的發生。升級后的攝像系統可以采集更清晰的圖片,作為檔案保存,可以為一些糾紛提供有力的證據。方便了管理人員在車輛出場時進行比對,大大增強了系統的安全性。

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