科毕业文（设计）
文（设计）题目：汽车牌识系统研究——车牌
字符分割
学 院：
专 业：
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学生姓名： ＿＿＿
指导教师：
年 月 日
目录
目录 I
摘 IV
Abstract V
第章 绪 1
11文研究目 1
12文研究背景意义 2
13 国外研究现状 3
第二章 车牌识系统构成 5
21系统基组成框架 5
22 车牌图提取 6
23 车牌定位 6
231车牌图定位研究现状 6
232车牌图定位实现方法 7
第三章 图预处理 9
31色彩校正图增强 9
32 灰度化 10
321 灰度变化实现 10
322 图灰度拉伸 12
33 二值化 13
331全局化阈值 14
332适应阈值 14
34 噪 15
35 车牌倾斜校正 16
351车牌倾斜类型 17
352 线性回法车牌图校正 18
第四章 车牌字符分割 20
41 字符切割研究现状 20
42 车牌字符基特征 20
43 投影法分割字符 22
44 粗切割方法 23
441车牌图字符粗切割 23
442掉车牌图字符余空间 24
45 连通域提取车牌字符分割 25
451 连通域矩形位置关系 25
452连通域合 26
453 连通域提取字符分割 27
454误连接区分割 28
第五章 车牌字符识算法分析 29
52 化 29
53 神网络车牌字符识 30
531神网络概述 30
542神网络工作程 30
55 汉字部分字符识 32
551 支持矢量机基原理 32
552 基SVM车牌汉字识 33
56 车牌数字字母部分字符识 33
第六章 总结展 35
61 总结 35
62 展 36
参考文献 37
致谢 38
附录 39
汽车牌识系统研究——车牌字符分割
摘
文介绍车牌识程车牌识系统制约道路交通智化重素流程包括图采集图预处理图识车牌字符分割图预处理重处理程车牌图摄取特殊性车牌身破损车牌图字符通常模糊清破损清晰车牌图字符分割困难车牌字符分割已成汽车牌识系统中必需解决问题设计车牌图分割方法构成原理算法实现进行详细分析软件实现完整系统MATLAB软件编程实现整系统验证提出方法行性
文出车牌字符分割种方法详细介绍完成图分割原理算法具体程序实现程仿真结果优缺点
关键词：车牌识 字符分割图处理MATLAB
Abstract
The article introduces the process of license plate recognition whose laggard restrains the road traffic from being intelligentThe procedures mainly include image acquisition image preprocessing and image recognition and the license plate character segmentation is an important process of image preprocessingDue to the particularity of license plate image capture and loss of the license plate itself making the characters on the license plate image is usually blurred While the damage and unclear license plate images cause characters segmentation difficult so the license plate character segmentation has become a problem that must be settled in license plate recognition system This design analyses the principle and algorithm of the composition of the license plate image segmentation method to achieve a detailed analysis of a complete system and software implementation using MATLAB software to program the entire system and verify the the feasibility of the proposed method
This paper gives several methods of license plate image segmentation and details of the principle to complete the image segmentation algorithm specific procedures for the implementation process the simulation results and expounds their advantages and disadvantages
Key words： license plate recognitioncharacter segmentationimage processingMATLAB
第章 绪
11文研究目
文目两方面基础知识进行次全面考核二进行科学研究基功训练培养综合运学知识独立分析问题解决问题力工作良基础创新意识
学科毕业文撰写学生学基础知识次全面性检验基理基知识基技掌握提高次总测试学期间然已学校教学计划中规定完成基础课公课选修课相关专业科目门学科通学校考查考试校期间考试单方面进行考试目考察学生学科目基知识理解程度记忆程度毕业文相毕业文单方面学生进行某课程基知识进行考察着重考查应学基知识问题进行深度研究探讨力做毕业设计仅系统解应学专业基知识求宽广知识时具定写作功底逻辑思维推导力样仅需良基础知识公科目知识更需具深厚专业知识良创新力通文写作发现长处短处便工作中针性克服缺点
毕业文撰写培养科学研究力学学生初步掌握科学研究需基方法程序毕业事种工作必须具定研究写作力学高层次教育培养应该具开拓精神较扎实基础知识专业知识发挥限创造力断解决实际工作中出现新问题运已知识熟练事般性专业工作类未知领域胆探索断科学高峰攀登
外撰写毕业文程训练独立进行科学研究程通撰写毕业文学生解科学研究程掌握样调查样观察作样分析样收集整理利材料样网收索文献资料样图书馆里相关书籍样操作实验仪器等诸方法撰写学生科毕业文科学研究程学机会文写作程中仅老师传授指导减少错误少走弯路直接参亲身体验科学研究工作中涉全部程环节次系统全面实践机会写文程时专业基础知识更深步学程更加生动更加深入更加切实专业基础知识全面学程首先写做学生科毕业文科研课题相结合学校学相关专业基础知识应实际中实际理结合程中更进步消化加深巩固学相关专业基础知识学专业基础知识转变解决分析问题种力次调查研究搜集材料接触实际操作整程中学学校课里面学活生生全新知识通实践印证学课知识
12文研究背景意义
着社会济发展民生活水断提高私拥机动车辆数量迅速增加车辆普成必然趋势情况伴交通事违章逃逸屡见鲜仅仅力发展改造交通设施现已解决掉交通事发生交通较拥挤环境污染越越严重等问题然世界诸国家然修建更公路基设施建设完善公路网络缓解交通拥挤问题修建新道路需资金较环境污染严重呢压力城市空间断减建设道路空间受限制道路建设现代化理齐头进加强交通建设时力发展智交通系统真正解决日益严重交通问题车辆牌识 (LPR)技术智交通系统中重环节交通监视控制中占重位车辆牌识技术作交通信息服务系统重手段务分析处理车辆图动识汽车牌号码避免工干预带弊端提高理效率车辆牌动识系统需求标准求越越高汽车牌动识技术越越受重视车牌牌动识系统目车辆图中动定位牌位置识牌号码数字图处理模式识技术典型应系统解决通缉车辆停车场交通堵塞等问题通简单方式完成交通部门车辆信息联网解决数统计动化模糊查询问题系统桥梁路口动收费停车场理黑名单动放行方面违章车辆动记录等领域着广泛应车牌图受采集镜头车牌间距离道路坡度汽车驾驶速度司机挂车牌位置车牌身破损等原导致车牌采集图时候会出现图清晰倾斜字符边缘破损等问题期车牌图进步处理带定困难图预处理字符分割阶段显非常重车牌图字符分割研究便显具十分重意义面车牌识系统生活中应
区停车场方面理
智停车场区中应汽车牌识系统出入车辆够停车直接通入口系统时识出车牌号车辆信息网络传送停车场区理系统中样免理员干扰节省力物力
② 交通道路监控
道路交通检测部门中天会出现量违规车辆列进黑名册中车辆肇事逃跑车辆已挂失车辆欠费汽车等通常车车牌摄机录制成视频记录果通工识较车牌号码样会导致工作效率会低容易出现错吴事应汽车牌识系统车辆信息输入系统中系统二十四时中连续车进行动检测车牌号码识做较处理果符合条件立刻报警
收费站理系统
桥梁高速公路隧道等诸点LPR系统应收费站理系统中实现效率高动准确停收费样真正实现干预程克服常收费系统中工作量较工容易产生疲劳等等足汽车牌识系统极减少劳动强度节省量物力力时种停车收费系统够节省司机量开车时间
④ 车流统计车牌验证移动车载系统
汽车牌识系统够应路桥卡口交通理部门等单位进行车流量统计移动车载中应汽车牌识系统街道公路等较复杂点车辆进行车辆牌识样利理部门监巡视处理突发情况时LPR基方法运识检测领域汽车牌识问题已成交通工程领域中较重点研究话题
面介绍中出车辆识系统道路交通监控交通事现场勘察交通违章动纪录高速公路动收费系统停车场动安全理等方面着广泛应前景研究意义非常
13 国外研究现状
目前数字图处理方法车牌动识中常效方法车牌识系统两重指标识速度识精度着计算机技术发展计算机处理力越越强识速度提高着LPR技术发展国外中关车牌号码识方面研究报道
国量学者事方面研究中国科学院动化刘智勇等发表文章针车牌特点设计变换函数突出特点进行车牌提取该方法采方差法进行二值化闽值选取二值化图进行水扫描找出候选区域样数目3281样集合中车牌识准确率9852分割准确率9651时候应该高指标套系统家公司车牌识系统着连系
国外方面研究工作发展较早中较具代表意义工作：RMullot等开发种集装箱识车牌识系统种系统通文字纹理车牌图中性进行识定位车牌识集装箱识套硬件系统Youngsungso开发出套实时车牌识系统报道该系统车牌定位正确率达992日车牌图获取方面作量研究系统产业化作量工作
第二章 车牌识系统构成
牌动识项利车辆动态视频静态图进行牌号码牌颜色动识模式识技术汽车车牌号码识系统视频采集图判断车辆驶入视野功称作视频车辆检测硬件基础般包括摄装置触发装置明装置图采集装置车牌号码识计算机等软件核心部分包括车牌定位算法车牌字符分割算法字符识算法等完整车牌识系统说应包括车辆检测牌识图采集等部分车辆识系统辖区域时检测装置检测出车辆处触发单元范围然图采集装置提取前视频图牌识装置采集图进行预处理定位牌位置牌里面字符分割出进行识组成车牌号码输出
21系统基组成框架
车牌识辆汽车独二信息车辆牌识技术作辨识样车效方法车牌识系统包括摄取汽车图车牌号码识车牌图采集预处理牌区域定位提取牌字符分割识等部分组成图21示
图21 车牌识系统流程图
22 车牌图提取
图22示：汽车时车辆检测单元（里指感装置)会受触发接着图采集装置会触发动获取车辆反面正面图采集图传送计算机处理车牌定位装置提取出车牌字符分割装置车牌面字符进行分割字符识装置进行字符识识结果传送监控中心收费处应场合
图22 车牌图提取
23 车牌定位
231车牌图定位研究现状
车牌图定位整识系统牌识成功失败起着关键性作国外许研究员研究车牌智识系统领域时早开始进行深入研究目前研究车牌图定位提取方面两种技术第种技术原始黑白二值化基灰度级图处理技术然种方法出现根源存计算机发展早期受计算机硬件存CPU速度方面限制采取图处理技术种技术局限性误识率较高法提供车牌颜色等方面信息第二种技术彩色图处理技术种技术基思想车牌颜色(包括文字颜色车牌背景颜色)车牌重特征种类车辆车牌颜色模式年着计算机技术发展硬件价格幅度降学者车牌处理方面应种彩色图处理技术种技术分四种方法：(1)利彩色边缘术区域生长相结合方法定位提取车牌(2)首先利神网络技术图进行颜色分割然计算车牌底色水垂肖投影值根车牌宽高相定位提取车牌(3)利颜色空间距离相似度进行车牌底色颜色分割利投影法根车牌宽高确定侯选车牌区域．侯选车牌区域灰度图进行纹珲分割定位提取车牌(4)基边缘颜色车牌图进行提取定位然方法优点：少存着定缺点
232车牌图定位实现方法
牌定位图处理意义说幅机图中找出块具某种特征区域该区域中包含汽车牌种特征牌身区图部分特征根特征提取牌定位方法
①利牌具四边形边框特点通检测图中长直线段然定约束条件进行搜索方法确定牌位置种方法定位精度较高易受噪声影响边框磨损明显牌效果
②利统计投影直方图方法通含汽车图水垂直两方灰度投影直方图分析推断出汽车牌位置图23示种方法优点图中噪声敏感缺点定位精度够高
③区域生长法边缘图进行均匀性区域生长获潜车牌区域然利车牌特征车牌区域边缘灰度直方图统计特征删伪车牌真实车牌
④DTF变换法先图逐行做DTF变换然频率系数逐行累加均根均值做出频率谱曲线根频谱曲线中峰起始点位置确定车牌水位置水区域逐列做DTF变换确定车牌竖直位置
⑤年出现基彩色汽车图牌定位方法种方法利国汽车牌字符底色较彩色图灰度图够更视觉信息种光敏感等特点种方法取较效果
文采统计投影直方图方法车牌图定位定位图示：
图23 水垂直两方灰度投影直方图 图24 车牌定位图
第三章 图预处理
31色彩校正图增强
文采RGB转化CIEXYZ系统进行运算CIE国际明委员会选取标准红绿蓝三种光波长分：
红光R波长700nm
绿光G波长546nm
蓝光B波长4358nm
光颜色表示式（31）示：
CRr+Gg+Bb （31）
中权值rgb需RGB三色光相量三刺激值系统称CIERGB系统
系统中三刺激值负数实际存负光强种计算极方便易理解1931年CIEXYZ系统利三种假想标准原色X(红)Y（绿）Z（蓝）够颜色三刺激值正值CIEXYZ系统中意光颜色表示：
CXx+Yy+Zz （32）
xyz均正
XYZ坐标面形成虚线三角形整光谱轨迹包含整光谱色变成XYZ三角形作色域域色XYZ系统中光谱三刺激值色度坐标xyz完全变成正值数学变换两组颜色空间三刺激值关系：
X0490R+0310G+0200B
Y0177R+0812G+0011B
Z 0010G+0990B
两组颜色空间色度坐标相互转换关系：
x（0490r+0310g+0200b）（0667r+1132g+1200b）
y（0117r+0812g+0010b）（0667r+1132g+1200b）
z（0000r+0010g+0990b）（0667r+1132g+1200b）
知道某颜色色度坐标rgb求出新设想三原色XYZ颜色空间色度坐标xyz通式变换光谱色切然界色彩言变换色度坐标均正值等白光色度坐标然（033033）没改变CIERGB系统表数计算结果光谱色度坐标数值均正值
通变换完全色彩简单校正图增强
32 灰度化
数码相机获取图彩色图RGB三单色调配成汽车牌分割中基彩色图处理方法实际效果显著般情况CCD采集图会理想情况光线强者偏弱会续图处理产生影响车牌位车身部散热片度较差时直接灰度图进行定位会困难获较处理灰度图CCD采集原始图进行灰度化灰度转换
灰度图(GrayScale)指包含亮度信息包含色彩信息图例时亮度暗明连续变化黑白片表示灰度图需亮度值量化通常分成0～255256级O表示暗(全黑)255表示亮(全白)256级灰度较简单彩色图颜色种类较利图处理般部彩色图转换灰度图进行处理转化式式(33)
灰度值O．299R+0．587G+0．114B (33)
321 灰度变化实现
颜色分黑色彩色黑白指颜色中包含色彩成分仅黑色白色组成RGB模型中果RGB颜色（RGB）表示种黑白颜色中RGB值灰度值黑白颜色称灰度颜色色彩灰度间相互转换彩色转换灰度程做灰度化处理
灰度花彩色RGB分量值相等程RGB取值范围般0255灰度级256级灰度图表现256种灰度灰度化处理方法三种：
① 值法：RGB值等三者中作该点灰度：
RGBmax(RGB) (34)
方法会形成亮度高灰度图
② 均值法：
RGB值求出均值作该点灰度：
RGB（R+G+B） 3 （35）
方法会形成较柔灰度图
③ 加权均值法：
根某种指标RGB赋予权值取RGB加权均值作该点灰度：
RGB（）3 （36）
式中分RGB权值取值加权均值法会形成灰度图眼颜色敏感高红色敏感度次蓝色敏感度低>>合理灰度图058702290114时合理灰度图
般通摄机获RGB彩色图公式：
Gray(Red×299+Green×587+Blue×114)1000 （37）
图化256级灰度图式中Gray灰度值RedGreenBlue素红绿蓝色彩分量灰度化原：然色彩图包含更信息时增加处理时间难度标准24位彩色BMP图素需三字节表示256级灰度BMP图素需字节转换灰度图图缩原13节约硬盘容量减计算量说十分必外RGB彩色图存着缺点光情况色彩会发生失真真实现物体原貌转换灰度图样获足够图细节减少必干扰降低处理复杂
31 车牌灰度图 32 灰度图直方图
322 图灰度拉伸
图灰度拉伸变换灰度线性变换点类似灰度线性变换处灰度拉伸完全线性变换分段线性变换灰度变换函数表达式表示：
（38）
图图示：
图33 灰度拉伸变换
图中横轴原灰度轴变换灰度灰度拉伸更加灵活控制输出灰度直方图分布选择拉伸某段灰度区间改善输出图图示变换函数运算结果原图间灰度拉伸间果副图灰度集中较暗区域导致图偏暗灰度拉伸功拉伸（斜率>1）物体灰度区间改善图样果图灰度集中较亮区域导致图偏亮灰度拉伸功压缩（斜率<1）物体灰度区间改善图质量
33 二值化
二值图指整幅图仅黑白二值图间存灰度层次变化二值化算法称阈值算法目找出合适阈值研究车牌区域划分前景背景两部分二值化车牌现原字符图基出现笔画断裂粘连现象量丢失原字符特征外二值化算法车牌定位程中精确定位车牌左右边界图进行二值化续分割识工作带方便
图二值化算法常二值化方法直方图统计法固定门限法动态阈值法松弛法抖动矩阵二值化法等光较弱情况车牌图光程度均匀车牌字符底色度偏低采取全局动态阈值法全局动态阈值法目标物体背景明显分离直方图明显双峰特性效果较存足输入图量化噪声均匀光等情况抵抗力差局部适应阈值法光均匀噪声干扰较等较复杂情况更效文采种改进限定阈值二值化算法先图灰度拉伸设定阈值前景背景区较车牌言图灰度直方图具明显双峰特征进行灰度拉伸双峰间波谷范围变光片波谷范围段灰度范围确定阈值适图灰度拉伸视觉体现增加背景前景度
331全局化阈值
采阈值确定边界简单做法整图中灰度阈值值设置常数果背景灰度值整图中合理作恒定物体背景具相度选择正确阈值固定全局阈值般会较分割效果图47示够出该图灰度级直方图两波峰波谷两波峰中第波峰背景灰度级直方图素数目较颜色较淡第二波峰物体灰度级直方图素数目相背景说较少颜色较浓图中波谷应物体边缘附相较少数目点类似样情况通常固定阈值图进行二值化操作时候定义灰度阈值T物体面积进行计算表达式：
（39）
显然果阈值应直方图谷阈值T增加T+A T会引起面积略微减少种情况阈值设直方图波谷处阈值选择中错误面积测量影响降低
332适应阈值
许情况背景灰度值常数物体颜色背景颜色度图中变化时图中某区域效果良阈值区域效果差种情况灰度值取成图中位置缓慢变化函数值适宜
二值化车牌图图35示
图34 灰度取值变化图 图35 二值化车牌图
34 噪
灰度化光天气成设备等素影响图会存噪声模糊等干扰影响进步图想想处理必须图进行增强处理
图处理中般滤波技术噪声干扰较常种滤波器均值滤波器高斯滤波器中值滤波器
均值滤波器种线性滤波器图进行局部均值运算素值局部领域值均值代公式：
（310）
中：F（xy）输出图点（xy）附点M邻域N素点数目邻域N控制着滤波程度尺度邻域会加滤波程度噪声时会导致图细节损失般3×35×5邻域进行滤波
高斯滤波器根高斯函数形状选择权值线性滑滤波器滤服正态分布噪声十分效维零均值高斯函数：
(310)
中高斯分参数决定高斯滤波器宽度图处理说常二维零均值离散高斯函数作滑滤波器函数表达式：
(311)
中值滤波种非线性滤波器基思想素点邻域灰度值中值代该素灰度值效掉脉噪声时保持图中边缘细节赖邻域典型值差值中值滤波器处理图时线性滤波器工作方式类似滤波程加权运算3×3邻域列求点[ij]灰度值计算方法：
①灰度值序排列[ij]邻域中素点：
②取排序素集中间值作[ij]灰度值
三种滤波器进行较认字符图识程中值滤波器克服线性滤波器造成图细节模糊缺点够强化图边缘特征滤掉干扰噪声应效果较
文采均值滤波器车牌滤波结果图示：
图36 均值滤波前 图37 均值滤波
35 车牌倾斜校正
车牌图受采集镜头车牌间距离道路坡度汽车驾驶速度司机挂车牌位置影响等影响总定倾斜度期车牌图进步处珲带定困难续处理间必须进行倾斜校正根许文献资料记载目前车牌倾斜校正方法：1通模板匹配寻找车牌固定时二顶点四顶点通双线性空间变换重建车牌矩形区域车牌倾斜校正目种方法缺点车牌背景颜色车子颜色差时取车牌倾斜校正结果理想2通求取车牌字符区域极特征点极特征点进行投影求车牌倾斜角进行图旋转车牌倾斜校正目种方法缺点车牌噪声较时取结果理想3通求车牌字符连通域中心点然拟合成似直线确定车牌倾斜角车牌图进行旋转车牌倾斜校正目种方法缺点需车牌进行二值化处理时车牌卜符会出现断裂等现象该方法情况够理想4Hough变换法种方法通Hough变换求车牌区域边框样进步确定车牌倾斜角冉车牌图进行旋转车牌倾斜校正目种方法缺点车牌噪卢较时取结果理想5先进行水边缘检测然旋转边缘图进行垂直投影垂直投影投影值角作车牌倾斜角根倾斜角车牌图进行旋转车牌倾斜校正目种方法缺点考虑水倾斜没考虑垂直倾斜结果具偏面性6通采水垂直边缘检测法相结合办法旋转投影求取车牌水垂直倾斜角度水车牌图进行双线性插值旋转校正垂直倾斜车牌进行双线性插值错位校正进行校正时确定车牌位置进倾斜校正目种法缺点倾斜角较时结果够理想文前水垂直倾斜校正方法基础提出种新水垂直倾斜旋转校正方法分垂直方水方进行倾斜校正车牌垂直方发生倾斜图素行间发生错位重叠车牌水方发生倾斜图素列间发生错位重叠：步字符切割说水投影应该更加重影响步字符切割文提出先进行垂直方倾斜校正然水方进行倾斜校正
351车牌倾斜类型
众周知中国车牌矩形车辆倾斜类型倾斜角总说倾斜样式分成三种类型：①水倾斜②垂直倾斜③水垂直倾斜倾斜样式分图38示水倾斜种情况倾斜倾斜(x轴正方)车牌图旋转倾斜角度垂直倾斜种情况倾斜外倾斜(Y轴正方)车牌图外旋转倾斜角度水垂直倾斜种情况解决种情况必须先水方进行旋转水方倾斜角度进行垂直方进行外旋转垂直方倾斜角度样达倾斜校止效果
（a） （b） （c）
图38 （a）图水倾斜 （b）图垂直倾斜 （c）图水垂直倾斜
352 线性回法车牌图校正
果系列相互独立点似分布条直线附通元线性回法拟合条直线
图39 二原理图
条直线元线性回模型：
（312）
（313）
设图中点坐标分(x1y1) (x2y2) …… (xnyn) 二算法估计：
I 1 2 3 … n
（314）
二算法计算找准函数记
（315）
求Q值：
（317）
（318）
式：
(319)
(320)
中：
(321)
(322)
估计出直线斜率截距估计出条直线方程
汽车牌图进行二值化背景明显交线汽车牌图二值化阈值完全取高点
具体方法：
（1）找出边界直线点（列第次黑变白点列两点白话判边界点[6]）行坐标存入数组a列坐标存入数组b
（2）通二法拟条边界直线计算出斜率L
（3）通rotatan（L）计算直线倾斜角度然矫正
第四章 车牌字符分割
41 字符切割研究现状
车牌图字符切割足步字符识前提字符切割坏直接影响步字符识率国外研究者步研究直重视已印刷体字符分割技术基础研究者提出式样方法目前关方面研究方法：①利车牌字符固定长宽字符间间距作先验知识字符进行切割种方法切割字符前先估算出字符长度宽度字符间间距图垂直方投影直方图中确定字符起始位置参考估算值逐定位切割字符②根车牌图垂直方投影直方图数学期E方差D确定阈值TE—D素值满足piexl[i]
42 车牌字符基特征
中国车牌定特点般说字符规印刷字体字符串长宽字符间间隙字符长宽笔画宽度严格定标准制造然车牌图数化会面字符进行提取校正时会代入定噪声字符串中原表示字符间关系参数间相互关系会发生太变化准确识牌汉字英文字母数字必须单字符牌中提取分离出实际处理中面识牌字符情况非常复杂会存较干扰噪声种设备产生噪声引起牌图中产生字符间断裂现象图中算符笔画产生字符间粘连者字符断裂现象算符笔画变粗影响字符轮廓模糊清字符间粘连时牌定位分割出牌区域非完全精确牌字符区域面牌四边框附误差象素字符白字汽车保险杠牌四边边框残留图牌两铆钉干扰区域求牌定解现牌四种类型(1)功率汽车蓝底白字牌(2)功率汽车黄底黑字牌(3)军警白底黑字红字牌(4)国外驻华机构黑底白字牌四种牌外轮廓长度均45Omm总宽度150mm字符7(包括第二三字符间圆点)标准民车辆牌(军车警车教练车领事馆车外)均七字符首位省名缩写(汉字)次位英文字母次位英文字母阿拉伯数字末四位字符均数字字符总长度409mm中单字符统宽度45mm高90mm第二三字符间间距34mm(中间圆点10mm宽圆点第二三字符间间距分12mm)余字符间间距12mm牌字符规印刷体字字符串长度字符间隙字符宽高笔画宽高严格标准制造牌图数字化提取校正程中会代入干扰字符串参数间相互关系会发生变化
中国车牌特征：
①
②
③
④
中式中L字符串长度H字符串高度常规字符宽度(里常规字符包含1’)字符1’宽度字符1’两侧字符间隙面4公式中国车牌字符间关系参数中参数常量实际车牌图统计均值利间关系单字符间估计更加准确面利关系车牌进行切割
43 投影法分割字符
传统字符分割方法投影法进行分割字符图二值化素点单位逐列扫描图累加该列值1素点累积结果该列垂直投影图列扫描完毕整幅图垂直投影
垂直投影直方图中字符分界处灰度1素点少投影该处表现低波谷统计值等零列作字符分割界限实现字符分割
简单垂直投影法存缺陷字符中常存空洞导致字符垂直投影具处波谷进行分割时难波谷确定字符分界点获取图质量高时二值化字符会粘连起时垂直投影基会出现十分明显波谷
传统垂直投影法种改进方法边缘投影边缘投影指字符边缘边缘间距离中字符边缘指素单位图某列搜索直遇字符区域第点字符边缘指素单位图某列搜索直遇字符区域第点边缘投影字符边缘边缘两者间距离差图41示
图41 字符垂直投影边缘投影
图41出字符部空洞存简单垂直投影中部分存波谷单纯句投影波谷分割字符难避免单字符分割两部分垂直投影相边缘投影具较单波峰特性投影曲线分裂算法较容易分割出完整字符区域分割结果图示：
图42 分割结果图
投影法实现起较简单适应性较差预处理情况难满足条件图获取满足传统方法条件加强预处理条件处理完图避免损失部分信息进步处理造成必困难引入额外误差字符倾斜角度较行字符拍摄图字符较密集时候投影法完全失效外汉字说部分组成投影时候会形成相互独立波峰结果常完整汉字错误分离开总说投影法适应较清晰包含数字字母倾斜太图复杂应场合投影方法常质失意义引入更实车牌字符分割方法
44 粗切割方法
441车牌图字符粗切割
家知道车牌7字符加点构成排列序次汉字英文字母点英文字母阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字者汉字英文字母点阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字然样式车牌数目特少忽略记表卜7字符加点第四字符称仔细分析7字符加点实际车牌会发现确确第四字符倒数第四阿拉伯数字称车牌7字符高度基种思想面步骤切割车牌字符
①首先存中开辟七长车牌长七分宽车牌宽区域
②车牌图长边巾问开始扫描车牌图扫描点灰度值复制0区域第四区域应位置然扫描刚扫描努左边右边直扫描峰点灰度0时止竖认字符分离处
③切割第五第七字符方法切割完第四字符次扫描剩空间直扫描竖点灰度值全0时认字符开始次扫描直扫描竖点灰度值全0时认字符结束
④切割第三第四字符两字符切割方式第五第七字符样
⑤切割第第二字符第三字符切割完遇点作字符点扫描扫描完点切割第二字符切割方式前面样切割完第二字符左扫描直扫描竖点灰度值全0时认字符开始次扫描直扫描剩填相应位置直剩空间填满粗分割单字符区域余空间步余空间掉更利步字符识
442掉车牌图字符余空间
车牌字符粗切割单字符分配空间时车牌宽长七分分配空间字符应该占空问步掉第字符第行开始扫描行中点灰度值全0点掉直扫描行全0时止然第列开始右扫描列中点灰度值全0点掉直扫描列全0时止接行开始扫描行中点灰度值全0点掉直扫描行全0时止列开始左扫描列中点灰度值全0点掉直扫描列全0时止重复面步骤完成剩字符切割
图显示切割结果
图43 投影法车牌字符切割结果
45 连通域提取车牌字符分割
451 连通域矩形位置关系
确定矩形相位置矩形进行合面矩形四种位置关系分进行讨
①包含关系
定两矩形mn果m包含n包含关系定义：
(41)
②交错关系
定两矩形mn果mn相交mn必定点矩形设点矩形判定式矩形定点 交错关系定义：
者
(42)
③关系
判定稍微复杂定义矩形中心点垂直投影落矩形垂直投影：
者
(43)
④左右关系
前三关系处理图中部分连通域矩形已进行合剩左右合般说字符区域中字符基相字符间距离致左右合般说字符区域中字符基相字符间距致样相字符间距明显字符笔画间距设矩形均宽度均间距：
(44)
两矩形mn定义左右关系：
者 (45)
中常数式（48）意义两矩形宽度均宽度两者间距均间距式（49）意义两矩形合宽度接均宽度
452连通域合
作出字符连通域矩形英文字母数字连通域外接矩形恰包含整字符容易进行分割汉字身结构原汉字连通域构成单矩形汉字部分必须连通域进行合
汉字结构干种情况包含左右等连通域矩形相位置结四种基情况包含交错左右合序先左右
设整图中矩形集合字符定义集合中者干矩形集矩形集合
矩形基信息四定点坐标具体化四参数：
两矩形mn合矩形k表示：
（46）
453 连通域提取字符分割
通图预处理 般车牌第2 第7字符 构成独立连通域连通域行列起始位置终止位置 构成矩形区 包含连通域矩形区 矩形分剪切 分割出字符 算法具体实现程
①初始化标记数组flag 附初值0扫描中值0时 表示未扫描 N( 然数1开始) 表示该素点扫描 表示该点第N连通域
②寻找起始点序扫描二值图 果素灰度值0 扫描素灰度值1未标记 次扫描相邻素标记值 全零 说明前素新连通域起始点 标记值前标记值加1
③确定连通区域素集合起始点开始序扫描 目标素标记值N时扫描相邻素起始点素 遍历相邻素 果相邻素中m (1m8)素点灰度值1 未标记 m 素前素属连通域 标记值置N该连通域目标素需扫描右侧3 相邻素目标素标记值N 时 停止前扫描 转第② 步
④寻找连通域始终位置标记数组左角开始左右逐行扫描标记数组标记值 找第素点标记值N时 记录该点素横坐标方框左顶点横坐标 左右扫描 找第素点标记值N时 记录该点素坐标方框左顶点坐标y1 理 逆扫描 找出方框右顶点横坐标 两点画框 属连通域分离出种方法 二值图中独立连通域方框标示出 图44( a)示
⑤分割字符车牌图字符外接矩形 连通域数字标识车牌字符序排列 需外接矩形左顶点横坐标值降序排列车牌字符中汉字外 连通 左顶点坐标右左切割出6 字符 剩汉字字符中 字符块宽 字符块高 方法剪切出字符分割结果图44( b)示
（a）方框分离连通域图
（b）分割出单字符
图44连通域字符分割结果
454误连接区分割
拍摄条件影响者物体身污损等原二值化字符区域会出现粘连现象表现两货干字符相互连接形成较连通域种情况仅连通域方法分割出公式确定误连区域：
者 (47)
式中根实验确定常数发现误连区域垂直投影方法找出区域中低波谷作分割界限样误连接区域分割开
第五章 车牌字符识算法分析
51 字符识现状
车牌图字符识整智化识系统步整系统设计目研究员早注意步研究目前止已提出式样识方法算法总说分成类：①基模板匹配字符识方法种车牌图工作程首先识字符进行二值化处理尺寸缩放字符数库中模板然模板进行匹配选佳匹配作结果缺点关光字符清晰度变化会影响模板匹配结果实际应中提高正确率必须模板者模板进行匹配然处理时间着模板增增增加②基神网络字符识方法分特征提取没特征提取③基波包特征提取车牌字符识种方法工作程针车牌字符识特点提出基二维波包车牌字符特征提取方法车牌字符图进行二维波包变换搜索佳波包基提出寻找佳波包基准应神网络进行识④基模板匹配神网络车牌字符识方法
52 化
化图原相字符统尺寸扫描进图中字符存较差异相说统尺寸字符识标准性更强准确率然更高具体算法：先原字符高度宽度系统求作较出变换系数然根系数插值方法映射原图中
化仿真图图51示：
图51 化
53 神网络车牌字符识
531神网络概述
工神网络年开始应图模式识种重工具方法理解量类似生物神系统简单计算处理单元构成非线形动力学系统工神网络程度层次脑神系统信息处理存储检索等功进行模仿具备学记忆计算力工神网络表现出类似脑学分类力行分布式处理方式图模式识处理方式质飞跃外具学力进行图识时先许图样板应识结果输入工神网络样网络会训练中通学功慢慢学会识类似图种学功预测着特重意义总言工神网络模式识问题相传统方法优势致总结三点：①求问题解少②特征空间进行较复杂划分③适合高速行处理系统实现工神网络理样完美固弱点需更训练数非行处理系统中模拟运行速度慢法获取特征空间中决策面等
目前然工神网络研究日臻深入已做量工作时日未突破性进展甚连称理理基础没建立工神网络身理够完善加工神网络图模式识研究刚刚起步工神网络包括模式识图理解计算机视觉等领域研究着广阔探索空间工神网络根结构分前传播网络反传播网络组织竞争网络交互传播网络机网络等目前常神网络模型已数十种BP网络Hopfield网络ART网络Kohonen网络等均中较典型模型
542神网络工作程
工神网络数众相互连接处理单元(Processing ElementPE)构成具体PE动作般较简单(基输入量权量积求)PE前PE接受输入信号产生标量输出PE(图61示)：PE设计工神网络时网络结构设计中问题通常PE分成层层PE数量视情况定流程E神网络前层PE前层PE获取输入信号输出信号传送层PE：神网络允许层间PE相通信反馈结构允许位丁．前层PE接受层PE输出
图52 工神网络处理单元概图
网络中层终层输出层余层均隐藏层层PE处理程均通点积函数予描述：
（51）
式中O输出X输入量W该处理单元权重量(weight Vector)训练程中知类特征量机呈现神网络通遵循某种固定法权重量次输入细微调整输出正确方拢着训练程层层深入网络整体性权重量指导逐步改善终网络中PE均收敛某合适权重集
模式识应中神网络输入未知象特征量特征量呈现第层PE通常特征量会增加维值恒1求提供附加权重函数g中起偏移量作输入信息绎层传播输出层产生相应输出量根输出结果该象划分某类中神网络接受特征量作输入产生输出标志着该未知象属类性
PE定义网络连接结构确定PE间互连权重系数决定网络行训练程中权重系数断调整训练结束进入实际应时权重系数保持变目前绝数神网络数字化仿真实现软件数字信号处理芯片模拟行计算种实现方法步骤：选网络结构模拟软件进行配置然训练该网络仿真器脱模嵌入终应系统中交付包含组互联PE数字化模拟进程中存处理序问题单元样处理次序更新问题更新规神网络设计重素
55 汉字部分字符识
551 支持矢量机基原理
SVM统计学珲中年轻部分丰解决限样情况模式识问题果积K(xX’)代优分类面中点积相原特征空间变换某新特征空间时优化函数变：
(52)
相应判函数应变：
(53)
算法条件均变支持量机支持量机基思想概括：首先通非线性变换输入空间变换高维空间然新空间中求取优线性分类面种非线性变换通定义适积函数实现统计学理指出根HilbertSchmidt原理种运算满足Mercer条件作里积常核函数种：
① 线性积函数
(54)
②项式积函数
（55）
③径积函数
（56）
④ 二层神网络积函数
（57）
552 基SVM车牌汉字识
SVM分类器二分类器文采二分类器组合one．againstthe—others算法类识问题转化二类识问题解决分类器汉字余汉字区分开训练样中该汉字应Y值+l余样位Y值l首先确定核函数K训练样值带入优化函数式(52)中求出优解非零值应支持量根训练样值求出阂值b求出参数值带入式(53)判函数f(x)类推分求出汉字应判函数进行字符识时输入信号送分类器然循环检查分类器输出某分类器输出值l认输入车牌字符该类应汉字字符否输出值均l拒绝识该字符识存定误差时分类器输出值1时判断第输出值l字符类
56 车牌数字字母部分字符识
车牌数字字母部分字符识模块字符特征提取模块3层BP神网络
模块拓扑分析模块组成结构图图52示：
图53 车牌字符识模块
中特征提取模块功切割字符进行特征提取步真正识工作做准备3层BP神网络模块功进行真正字符识拓扑分析模块功3层pP神网络模块许正确分辨字符138T7Q0D0进行重新识
车牌字符识仿真图图53示：
图 54 车牌字符识仿真图
第六章 总结展
61 总结
文研究字符图分割字符分割正确识字符重步骤单方法未必获佳效果办法种切割方法综合先投影法字符进行粗略切割然联通域方法精确分割充分利具体应场合先验知识极提高字符分割准确度汽车车牌识整程中查找资料综合方面信息车牌实现步许方法种方法优劣具体图处理种理实践中实现实现难说种方法合适具体实验中较选择第二点程序调试程中耐心检查错误测试结果表明设计条优点
①充分利MATLAB中已函数库整程序设计简单易行
② MATLAB定义函数功程序设计更简洁
许缺点：
① 程序局限性：针图中辆汽车牌进行识图元素较复杂片法进行识
② 神网络训练花费30秒训练时间进行步字符识效率太慢
③ 程序会受软件环境影响识准确性
车牌识程序设计够利完成程度利MATLAB套软件 MATLAB功强包括数值计算符号计算计算结果编程视化编程调试创造便利环境作图处理适工具突出特点包含图处理工具包工具包系列支持图处理操作函数组成支持图处理操作图操作邻域区域操作图变换图恢复增强线性滤波滤波器设计变换(DCT 变换等) 图分析统计二值图操作等图显示方面MATLAB 提供图文件读入函数imread ( ) 读取 bmp tif jpgpcxtiff jpeghdf xwd 等格式图文件图写出函数imwrite () 图显示函数image ( ) imshow() 等等编程效率提高
文特点性指标总结：
① 复杂场景灰度低质量差图识力幅场景夜晚等质量较差图进行实验表明系统够准确定位字符区域速度快精确高
② 固体场景图背景提高识速度精度背景方法极减少需处理数量加快识速度
③ 字符区域定位准确误检率漏检率低
62 展
文研究课题汽车拍识系统实性强智识系统实际环境学术知识限整系统改善方
汽车识系统技术角度讲运计算机通讯控制技术3C技术代表现代科技交通系统进行控制理涉技术领域广包括系统工程信号处理电子工程机械工程计算机科学运筹学等领域牌识中占重位广泛应高速公路监控电子警察停车理等系统国交通状况智化现实意义存巨市场潜力公司牌识项目投入量资金牌识技术含量高受客观条件影响等素未见较通牌识系统国公司开发部分牌识系统属实验室产品未严格测试市场检验目前技术发展角度开发套通适应种环境真正具应力牌识系统较困难开发种特定条件牌识系统完全行具应价值
总言车牌智识系统实性强型系统想该系统真正应实际中需断完善断创新
参考文献
1 史信陆化普智交通系统发展趋势国发展战略[J]97北京智交通系统发展
趋势国际学术研讨会文集 199718
2 段里仁智交通系统国道路交通理中应[J]97北京智交通系统发展趋势
国际学术研讨会文集 19971522
3 章毓晋．图工程册：图处理分析[M]北京：清华学出版社1999 231234
4 吴翊．数理统计[M]长沙国防科技学出版社1995135140
5 赵楠楠欧阳鑫玉吴庆洪．线性回Hough变换图倾斜角度中应[J]．鞍山科
技学学报2003123034
8 韩广琳[学位文]南开学 2006年
6 Richard Ewoods 数字图处理[M]（matlab版）：电子工业出版社2005285320
7 张毓晋 图工程（册）图处理[M]（第二版）：清华学出版社20063
8 赵茜 天津学硕士学位文[D]20066
致谢
首先感谢指导老师XX老师XX老师XX学电工学院名教授谦具严谨治学态度文创作中直私帮助关心表达XX老师崇高敬意感谢老师立题文完成整程悉心指导全力支持庆幸够遇宁媛老师样位耐心老师直接指导完成次文感谢宁媛老师耐心指导教意义方法尤整文研究思想思维方式宁媛老师提供准确指引参
时感谢学XX等撰写文工作指导帮助时感谢组学研究项目仿真获益匪浅
感谢父母天成果默默支持感谢帮助支持老师学亲朋友
附录
程序：
function [d]main(jpg)
Iimread(＇car贵1jpg＇)
figure(1)imshow(I)title(＇原图＇)
I1rgb2gray(I)
figure(2)subplot(121)imshow(I1)title(＇灰度图＇)
figure(2)subplot(122)imhist(I1)title(＇灰度图直方图＇)
I2edge(I1＇robert＇008＇both＇)
figure(3)imshow(I2)title(＇robert算子边缘检测＇)
se[111]
I3imerode(I2se)
figure(4)imshow(I3)title(＇腐蚀图＇)
sestrel(＇rectangle＇[4040])
I4imclose(I3se)
figure(5)imshow(I4)title(＇滑图轮廓＇)
I5bwareaopen(I42000)
figure(6)imshow(I5)title(＇象中移象＇)
[yxz]size(I5)
myIdouble(I5)
begin横扫描
tic
Blue_yzeros(y1)
for i1y
for j1x
if(myI(ij1)1)
果myI(ij1)myI图中坐标(ij)点蓝色
Blue_y相应行元素white_y(i1)值加1
Blue_y(i1) Blue_y(i1)+1蓝色素点统计
end
end
end
[temp MaxY]max(Blue_y)temp量white_y元素中值MaxY该值索引（ 量中位置）
PY1MaxY
while ((Blue_y(PY11)>120)&&(PY1>1))
PY1PY11
end
PY2MaxY
while ((Blue_y(PY21)>40)&&(PY2 PY2PY2+1
end
IYI(PY1PY2)
IY原始图I中截取坐标PY1：PY2间部分
end横扫描
begin扫描
Blue_xzeros(1x)进步确定x方车牌区域
for j1x
for iPY1PY2
if(myI(ij1)1)
Blue_x(1j) Blue_x(1j)+1
end
end
end
PX11
while ((Blue_x(1PX1)<3)&&(PX1 PX1PX1+1
end
PX2x
while ((Blue_x(1PX2)<3)&&(PX2>PX1))
PX2PX21
end
end扫描
PX1PX12车牌区域校正
PX2PX2+2
dwI(PY1PY2)
ttoc
figure(7)subplot(121)imshow(IY)title(＇行方合理区域＇)
figure(7)subplot(122)imshow(dw)title(＇定位剪切彩色车牌图＇)
imwrite(dw＇dwjpg＇)
[filenamefilepath]uigetfile(＇dwjpg＇＇输入定位裁剪车牌图＇)
jpgstrcat(filepathfilename)
aimread(＇dwjpg＇)
brgb2gray(a)
imwrite(b＇1车牌灰度图jpg＇)
figure(8)subplot(321)imshow(b)title(＇1车牌灰度图＇)
g_maxdouble(max(max(b)))
g_mindouble(min(min(b)))
Tround(g_max(g_maxg_min)3) T 二值化阈值
[mn]size(b)
d(double(b)>T) d二值图
imwrite(d＇2车牌二值图jpg＇)
figure(8)subplot(322)imshow(d)title(＇2车牌二值图＇)
figure(8)subplot(323)imshow(d)title(＇3均值滤波前＇)
滤波
hfspecial(＇average＇3)
dim2bw(round(filter2(hd)))
imwrite(d＇4均值滤波jpg＇)
figure(8)subplot(324)imshow(d)title(＇4均值滤波＇)
某图进行操作
膨胀腐蚀
sestrel(＇square＇3) 3X3正方形结果元素象创建图膨胀
＇line＇＇diamond＇＇ball＇
seeye(2) eye(n) returns the nbyn identity matrix 单位矩阵
[mn]size(d)
if bwarea(d)mn>0365
dimerode(dse)
elseif bwarea(d)mn<0235
dimdilate(dse)
end
imwrite(d＇5膨胀腐蚀处理jpg＇)
figure(8)subplot(325)imshow(d)title(＇5膨胀腐蚀处理＇)
寻找连续文字块长度某阈值认该块两字符组成需分割
dqiege(d)
[mn]size(d)
figuresubplot(211)imshow(d)title(n)
k11k21ssum(d)j1
while j~n
while s(j)0
jj+1
end
k1j
while s(j)~0 && j jj+1
end
k2j1
if k2k1>round(n65)
[valnum]min(sum(d([k1+5k25])))
d(k1+num+5)0 分割
end
end
切割
dqiege(d)
切割出 7 字符
y110y2025flag0word1[]
while flag0
[mn]size(d)
left1wide0
while sum(d(wide+1))~0
widewide+1
end
if wide d([1wide])0
dqiege(d)
else
tempqiege(imcrop(d[1 1 wide m]))
[mn]size(temp)
allsum(sum(temp))
two_thirdssum(sum(temp([round(m3)2*round(m3)])))
if two_thirdsall>y2
flag1word1temp WORD 1
end
d([1wide])0dqiege(d)
end
end
分割出第二字符
[word2d]getword(d)
分割出第三字符
[word3d]getword(d)
分割出第四字符
[word4d]getword(d)
分割出第五字符
[word5d]getword(d)
分割出第六字符
[word6d]getword(d)
分割出第七字符
[word7d]getword(d)
figure(9)imshow(word1)title(＇1＇)
figure(10)imshow(word2)title(＇2＇)
figure(11)imshow(word3)title(＇3＇)
figure(12)imshow(word4)title(＇4＇)
figure(13)imshow(word5)title(＇5＇)
figure(14)imshow(word6)title(＇6＇)
figure(15)imshow(word7)title(＇7＇)
[mn]size(word1)
商系统程序中化 40*20处演示
word1imresize(word1[40 20])
word2imresize(word2[40 20])
word3imresize(word3[40 20])
word4imresize(word4[40 20])
word5imresize(word5[40 20])
word6imresize(word6[40 20])
word7imresize(word7[40 20])
figure(16)
subplot(378)imshow(word1)title(＇1＇)
subplot(379)imshow(word2)title(＇2＇)
subplot(3710)imshow(word3)title(＇3＇)
subplot(3711)imshow(word4)title(＇4＇)
subplot(3712)imshow(word5)title(＇5＇)
subplot(3713)imshow(word6)title(＇6＇)
subplot(3714)imshow(word7)title(＇7＇)
imwrite(word1＇1jpg＇)
imwrite(word2＇2jpg＇)
imwrite(word3＇3jpg＇)
imwrite(word4＇4jpg＇)
imwrite(word5＇5jpg＇)
imwrite(word6＇6jpg＇)
imwrite(word7＇7jpg＇)
切割子程序1：
子程序：（getword子程序）
function [wordresult]getword(d)
word[]flag0y18y205
while flag0
[mn]size(d)
wide0
while sum(d(wide+1))~0 && wide widewide+1
end
tempqiege(imcrop(d[1 1 wide m]))
[m1n1]size(temp)
if widey2
d([1wide])0
if sum(sum(d))~0
dqiege(d) 切割出范围
else word[]flag1
end
else
wordqiege(imcrop(d[1 1 wide m]))
d([1wide])0
if sum(sum(d))~0
dqiege(d)flag1
else d[]
end
end
end
result
切割子程序2：
（qiege子程序）
function eqiege(d)
[mn]size(d)
top1bottommleft1rightn init
while sum(d(top))0 && top toptop+1
end
while sum(d(bottom))0 && bottom>1
bottombottom1
end
while sum(d(left))0 && left leftleft+1
end
while sum(d(right))0 && right>1
rightright1
end
ddrightleft
hhbottomtop
eimcrop(d[left top dd hh
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科毕业文（设计）
文（设计）题目：汽车牌识系统研究——车牌
字符分割
学 院：
专 业：
班 级：
学 号：
学生姓名： ＿＿＿
指导教师：
年 月 日
目录
目录 I
摘 IV
Abstract V
第章 绪 1
11文研究目 1
12文研究背景意义 2
13 国外研究现状 3
第二章 车牌识系统构成 5
21系统基组成框架 5
22 车牌图提取 6
23 车牌定位 6
231车牌图定位研究现状 6
232车牌图定位实现方法 7
第三章 图预处理 9
31色彩校正图增强 9
32 灰度化 10
321 灰度变化实现 10
322 图灰度拉伸 12
33 二值化 13
331全局化阈值 14
332适应阈值 14
34 噪 15
35 车牌倾斜校正 16
351车牌倾斜类型 17
352 线性回法车牌图校正 18
第四章 车牌字符分割 20
41 字符切割研究现状 20
42 车牌字符基特征 20
43 投影法分割字符 22
44 粗切割方法 23
441车牌图字符粗切割 23
442掉车牌图字符余空间 24
45 连通域提取车牌字符分割 25
451 连通域矩形位置关系 25
452连通域合 26
453 连通域提取字符分割 27
454误连接区分割 28
第五章 车牌字符识算法分析 29
52 化 29
53 神网络车牌字符识 30
531神网络概述 30
542神网络工作程 30
55 汉字部分字符识 32
551 支持矢量机基原理 32
552 基SVM车牌汉字识 33
56 车牌数字字母部分字符识 33
第六章 总结展 35
61 总结 35
62 展 36
参考文献 37
致谢 38
附录 39
汽车牌识系统研究——车牌字符分割
摘
文介绍车牌识程车牌识系统制约道路交通智化重素流程包括图采集图预处理图识车牌字符分割图预处理重处理程车牌图摄取特殊性车牌身破损车牌图字符通常模糊清破损清晰车牌图字符分割困难车牌字符分割已成汽车牌识系统中必需解决问题设计车牌图分割方法构成原理算法实现进行详细分析软件实现完整系统MATLAB软件编程实现整系统验证提出方法行性
文出车牌字符分割种方法详细介绍完成图分割原理算法具体程序实现程仿真结果优缺点
关键词：车牌识 字符分割图处理MATLAB
Abstract
The article introduces the process of license plate recognition whose laggard restrains the road traffic from being intelligentThe procedures mainly include image acquisition image preprocessing and image recognition and the license plate character segmentation is an important process of image preprocessingDue to the particularity of license plate image capture and loss of the license plate itself making the characters on the license plate image is usually blurred While the damage and unclear license plate images cause characters segmentation difficult so the license plate character segmentation has become a problem that must be settled in license plate recognition system This design analyses the principle and algorithm of the composition of the license plate image segmentation method to achieve a detailed analysis of a complete system and software implementation using MATLAB software to program the entire system and verify the the feasibility of the proposed method
This paper gives several methods of license plate image segmentation and details of the principle to complete the image segmentation algorithm specific procedures for the implementation process the simulation results and expounds their advantages and disadvantages
Key words： license plate recognitioncharacter segmentationimage processingMATLAB
第章 绪
11文研究目
文目两方面基础知识进行次全面考核二进行科学研究基功训练培养综合运学知识独立分析问题解决问题力工作良基础创新意识
学科毕业文撰写学生学基础知识次全面性检验基理基知识基技掌握提高次总测试学期间然已学校教学计划中规定完成基础课公课选修课相关专业科目门学科通学校考查考试校期间考试单方面进行考试目考察学生学科目基知识理解程度记忆程度毕业文相毕业文单方面学生进行某课程基知识进行考察着重考查应学基知识问题进行深度研究探讨力做毕业设计仅系统解应学专业基知识求宽广知识时具定写作功底逻辑思维推导力样仅需良基础知识公科目知识更需具深厚专业知识良创新力通文写作发现长处短处便工作中针性克服缺点
毕业文撰写培养科学研究力学学生初步掌握科学研究需基方法程序毕业事种工作必须具定研究写作力学高层次教育培养应该具开拓精神较扎实基础知识专业知识发挥限创造力断解决实际工作中出现新问题运已知识熟练事般性专业工作类未知领域胆探索断科学高峰攀登
外撰写毕业文程训练独立进行科学研究程通撰写毕业文学生解科学研究程掌握样调查样观察作样分析样收集整理利材料样网收索文献资料样图书馆里相关书籍样操作实验仪器等诸方法撰写学生科毕业文科学研究程学机会文写作程中仅老师传授指导减少错误少走弯路直接参亲身体验科学研究工作中涉全部程环节次系统全面实践机会写文程时专业基础知识更深步学程更加生动更加深入更加切实专业基础知识全面学程首先写做学生科毕业文科研课题相结合学校学相关专业基础知识应实际中实际理结合程中更进步消化加深巩固学相关专业基础知识学专业基础知识转变解决分析问题种力次调查研究搜集材料接触实际操作整程中学学校课里面学活生生全新知识通实践印证学课知识
12文研究背景意义
着社会济发展民生活水断提高私拥机动车辆数量迅速增加车辆普成必然趋势情况伴交通事违章逃逸屡见鲜仅仅力发展改造交通设施现已解决掉交通事发生交通较拥挤环境污染越越严重等问题然世界诸国家然修建更公路基设施建设完善公路网络缓解交通拥挤问题修建新道路需资金较环境污染严重呢压力城市空间断减建设道路空间受限制道路建设现代化理齐头进加强交通建设时力发展智交通系统真正解决日益严重交通问题车辆牌识 (LPR)技术智交通系统中重环节交通监视控制中占重位车辆牌识技术作交通信息服务系统重手段务分析处理车辆图动识汽车牌号码避免工干预带弊端提高理效率车辆牌动识系统需求标准求越越高汽车牌动识技术越越受重视车牌牌动识系统目车辆图中动定位牌位置识牌号码数字图处理模式识技术典型应系统解决通缉车辆停车场交通堵塞等问题通简单方式完成交通部门车辆信息联网解决数统计动化模糊查询问题系统桥梁路口动收费停车场理黑名单动放行方面违章车辆动记录等领域着广泛应车牌图受采集镜头车牌间距离道路坡度汽车驾驶速度司机挂车牌位置车牌身破损等原导致车牌采集图时候会出现图清晰倾斜字符边缘破损等问题期车牌图进步处理带定困难图预处理字符分割阶段显非常重车牌图字符分割研究便显具十分重意义面车牌识系统生活中应
区停车场方面理
智停车场区中应汽车牌识系统出入车辆够停车直接通入口系统时识出车牌号车辆信息网络传送停车场区理系统中样免理员干扰节省力物力
② 交通道路监控
道路交通检测部门中天会出现量违规车辆列进黑名册中车辆肇事逃跑车辆已挂失车辆欠费汽车等通常车车牌摄机录制成视频记录果通工识较车牌号码样会导致工作效率会低容易出现错吴事应汽车牌识系统车辆信息输入系统中系统二十四时中连续车进行动检测车牌号码识做较处理果符合条件立刻报警
收费站理系统
桥梁高速公路隧道等诸点LPR系统应收费站理系统中实现效率高动准确停收费样真正实现干预程克服常收费系统中工作量较工容易产生疲劳等等足汽车牌识系统极减少劳动强度节省量物力力时种停车收费系统够节省司机量开车时间
④ 车流统计车牌验证移动车载系统
汽车牌识系统够应路桥卡口交通理部门等单位进行车流量统计移动车载中应汽车牌识系统街道公路等较复杂点车辆进行车辆牌识样利理部门监巡视处理突发情况时LPR基方法运识检测领域汽车牌识问题已成交通工程领域中较重点研究话题
面介绍中出车辆识系统道路交通监控交通事现场勘察交通违章动纪录高速公路动收费系统停车场动安全理等方面着广泛应前景研究意义非常
13 国外研究现状
目前数字图处理方法车牌动识中常效方法车牌识系统两重指标识速度识精度着计算机技术发展计算机处理力越越强识速度提高着LPR技术发展国外中关车牌号码识方面研究报道
国量学者事方面研究中国科学院动化刘智勇等发表文章针车牌特点设计变换函数突出特点进行车牌提取该方法采方差法进行二值化闽值选取二值化图进行水扫描找出候选区域样数目3281样集合中车牌识准确率9852分割准确率9651时候应该高指标套系统家公司车牌识系统着连系
国外方面研究工作发展较早中较具代表意义工作：RMullot等开发种集装箱识车牌识系统种系统通文字纹理车牌图中性进行识定位车牌识集装箱识套硬件系统Youngsungso开发出套实时车牌识系统报道该系统车牌定位正确率达992日车牌图获取方面作量研究系统产业化作量工作
第二章 车牌识系统构成
牌动识项利车辆动态视频静态图进行牌号码牌颜色动识模式识技术汽车车牌号码识系统视频采集图判断车辆驶入视野功称作视频车辆检测硬件基础般包括摄装置触发装置明装置图采集装置车牌号码识计算机等软件核心部分包括车牌定位算法车牌字符分割算法字符识算法等完整车牌识系统说应包括车辆检测牌识图采集等部分车辆识系统辖区域时检测装置检测出车辆处触发单元范围然图采集装置提取前视频图牌识装置采集图进行预处理定位牌位置牌里面字符分割出进行识组成车牌号码输出
21系统基组成框架
车牌识辆汽车独二信息车辆牌识技术作辨识样车效方法车牌识系统包括摄取汽车图车牌号码识车牌图采集预处理牌区域定位提取牌字符分割识等部分组成图21示
图21 车牌识系统流程图
22 车牌图提取
图22示：汽车时车辆检测单元（里指感装置)会受触发接着图采集装置会触发动获取车辆反面正面图采集图传送计算机处理车牌定位装置提取出车牌字符分割装置车牌面字符进行分割字符识装置进行字符识识结果传送监控中心收费处应场合
图22 车牌图提取
23 车牌定位
231车牌图定位研究现状
车牌图定位整识系统牌识成功失败起着关键性作国外许研究员研究车牌智识系统领域时早开始进行深入研究目前研究车牌图定位提取方面两种技术第种技术原始黑白二值化基灰度级图处理技术然种方法出现根源存计算机发展早期受计算机硬件存CPU速度方面限制采取图处理技术种技术局限性误识率较高法提供车牌颜色等方面信息第二种技术彩色图处理技术种技术基思想车牌颜色(包括文字颜色车牌背景颜色)车牌重特征种类车辆车牌颜色模式年着计算机技术发展硬件价格幅度降学者车牌处理方面应种彩色图处理技术种技术分四种方法：(1)利彩色边缘术区域生长相结合方法定位提取车牌(2)首先利神网络技术图进行颜色分割然计算车牌底色水垂肖投影值根车牌宽高相定位提取车牌(3)利颜色空间距离相似度进行车牌底色颜色分割利投影法根车牌宽高确定侯选车牌区域．侯选车牌区域灰度图进行纹珲分割定位提取车牌(4)基边缘颜色车牌图进行提取定位然方法优点：少存着定缺点
232车牌图定位实现方法
牌定位图处理意义说幅机图中找出块具某种特征区域该区域中包含汽车牌种特征牌身区图部分特征根特征提取牌定位方法
①利牌具四边形边框特点通检测图中长直线段然定约束条件进行搜索方法确定牌位置种方法定位精度较高易受噪声影响边框磨损明显牌效果
②利统计投影直方图方法通含汽车图水垂直两方灰度投影直方图分析推断出汽车牌位置图23示种方法优点图中噪声敏感缺点定位精度够高
③区域生长法边缘图进行均匀性区域生长获潜车牌区域然利车牌特征车牌区域边缘灰度直方图统计特征删伪车牌真实车牌
④DTF变换法先图逐行做DTF变换然频率系数逐行累加均根均值做出频率谱曲线根频谱曲线中峰起始点位置确定车牌水位置水区域逐列做DTF变换确定车牌竖直位置
⑤年出现基彩色汽车图牌定位方法种方法利国汽车牌字符底色较彩色图灰度图够更视觉信息种光敏感等特点种方法取较效果
文采统计投影直方图方法车牌图定位定位图示：
图23 水垂直两方灰度投影直方图 图24 车牌定位图
第三章 图预处理
31色彩校正图增强
文采RGB转化CIEXYZ系统进行运算CIE国际明委员会选取标准红绿蓝三种光波长分：
红光R波长700nm
绿光G波长546nm
蓝光B波长4358nm
光颜色表示式（31）示：
CRr+Gg+Bb （31）
中权值rgb需RGB三色光相量三刺激值系统称CIERGB系统
系统中三刺激值负数实际存负光强种计算极方便易理解1931年CIEXYZ系统利三种假想标准原色X(红)Y（绿）Z（蓝）够颜色三刺激值正值CIEXYZ系统中意光颜色表示：
CXx+Yy+Zz （32）
xyz均正
XYZ坐标面形成虚线三角形整光谱轨迹包含整光谱色变成XYZ三角形作色域域色XYZ系统中光谱三刺激值色度坐标xyz完全变成正值数学变换两组颜色空间三刺激值关系：
X0490R+0310G+0200B
Y0177R+0812G+0011B
Z 0010G+0990B
两组颜色空间色度坐标相互转换关系：
x（0490r+0310g+0200b）（0667r+1132g+1200b）
y（0117r+0812g+0010b）（0667r+1132g+1200b）
z（0000r+0010g+0990b）（0667r+1132g+1200b）
知道某颜色色度坐标rgb求出新设想三原色XYZ颜色空间色度坐标xyz通式变换光谱色切然界色彩言变换色度坐标均正值等白光色度坐标然（033033）没改变CIERGB系统表数计算结果光谱色度坐标数值均正值
通变换完全色彩简单校正图增强
32 灰度化
数码相机获取图彩色图RGB三单色调配成汽车牌分割中基彩色图处理方法实际效果显著般情况CCD采集图会理想情况光线强者偏弱会续图处理产生影响车牌位车身部散热片度较差时直接灰度图进行定位会困难获较处理灰度图CCD采集原始图进行灰度化灰度转换
灰度图(GrayScale)指包含亮度信息包含色彩信息图例时亮度暗明连续变化黑白片表示灰度图需亮度值量化通常分成0～255256级O表示暗(全黑)255表示亮(全白)256级灰度较简单彩色图颜色种类较利图处理般部彩色图转换灰度图进行处理转化式式(33)
灰度值O．299R+0．587G+0．114B (33)
321 灰度变化实现
颜色分黑色彩色黑白指颜色中包含色彩成分仅黑色白色组成RGB模型中果RGB颜色（RGB）表示种黑白颜色中RGB值灰度值黑白颜色称灰度颜色色彩灰度间相互转换彩色转换灰度程做灰度化处理
灰度花彩色RGB分量值相等程RGB取值范围般0255灰度级256级灰度图表现256种灰度灰度化处理方法三种：
① 值法：RGB值等三者中作该点灰度：
RGBmax(RGB) (34)
方法会形成亮度高灰度图
② 均值法：
RGB值求出均值作该点灰度：
RGB（R+G+B） 3 （35）
方法会形成较柔灰度图
③ 加权均值法：
根某种指标RGB赋予权值取RGB加权均值作该点灰度：
RGB（）3 （36）
式中分RGB权值取值加权均值法会形成灰度图眼颜色敏感高红色敏感度次蓝色敏感度低>>合理灰度图058702290114时合理灰度图
般通摄机获RGB彩色图公式：
Gray(Red×299+Green×587+Blue×114)1000 （37）
图化256级灰度图式中Gray灰度值RedGreenBlue素红绿蓝色彩分量灰度化原：然色彩图包含更信息时增加处理时间难度标准24位彩色BMP图素需三字节表示256级灰度BMP图素需字节转换灰度图图缩原13节约硬盘容量减计算量说十分必外RGB彩色图存着缺点光情况色彩会发生失真真实现物体原貌转换灰度图样获足够图细节减少必干扰降低处理复杂
31 车牌灰度图 32 灰度图直方图
322 图灰度拉伸
图灰度拉伸变换灰度线性变换点类似灰度线性变换处灰度拉伸完全线性变换分段线性变换灰度变换函数表达式表示：
（38）
图图示：
图33 灰度拉伸变换
图中横轴原灰度轴变换灰度灰度拉伸更加灵活控制输出灰度直方图分布选择拉伸某段灰度区间改善输出图图示变换函数运算结果原图间灰度拉伸间果副图灰度集中较暗区域导致图偏暗灰度拉伸功拉伸（斜率>1）物体灰度区间改善图样果图灰度集中较亮区域导致图偏亮灰度拉伸功压缩（斜率<1）物体灰度区间改善图质量
33 二值化
二值图指整幅图仅黑白二值图间存灰度层次变化二值化算法称阈值算法目找出合适阈值研究车牌区域划分前景背景两部分二值化车牌现原字符图基出现笔画断裂粘连现象量丢失原字符特征外二值化算法车牌定位程中精确定位车牌左右边界图进行二值化续分割识工作带方便
图二值化算法常二值化方法直方图统计法固定门限法动态阈值法松弛法抖动矩阵二值化法等光较弱情况车牌图光程度均匀车牌字符底色度偏低采取全局动态阈值法全局动态阈值法目标物体背景明显分离直方图明显双峰特性效果较存足输入图量化噪声均匀光等情况抵抗力差局部适应阈值法光均匀噪声干扰较等较复杂情况更效文采种改进限定阈值二值化算法先图灰度拉伸设定阈值前景背景区较车牌言图灰度直方图具明显双峰特征进行灰度拉伸双峰间波谷范围变光片波谷范围段灰度范围确定阈值适图灰度拉伸视觉体现增加背景前景度
331全局化阈值
采阈值确定边界简单做法整图中灰度阈值值设置常数果背景灰度值整图中合理作恒定物体背景具相度选择正确阈值固定全局阈值般会较分割效果图47示够出该图灰度级直方图两波峰波谷两波峰中第波峰背景灰度级直方图素数目较颜色较淡第二波峰物体灰度级直方图素数目相背景说较少颜色较浓图中波谷应物体边缘附相较少数目点类似样情况通常固定阈值图进行二值化操作时候定义灰度阈值T物体面积进行计算表达式：
（39）
显然果阈值应直方图谷阈值T增加T+A T会引起面积略微减少种情况阈值设直方图波谷处阈值选择中错误面积测量影响降低
332适应阈值
许情况背景灰度值常数物体颜色背景颜色度图中变化时图中某区域效果良阈值区域效果差种情况灰度值取成图中位置缓慢变化函数值适宜
二值化车牌图图35示
图34 灰度取值变化图 图35 二值化车牌图
34 噪
灰度化光天气成设备等素影响图会存噪声模糊等干扰影响进步图想想处理必须图进行增强处理
图处理中般滤波技术噪声干扰较常种滤波器均值滤波器高斯滤波器中值滤波器
均值滤波器种线性滤波器图进行局部均值运算素值局部领域值均值代公式：
（310）
中：F（xy）输出图点（xy）附点M邻域N素点数目邻域N控制着滤波程度尺度邻域会加滤波程度噪声时会导致图细节损失般3×35×5邻域进行滤波
高斯滤波器根高斯函数形状选择权值线性滑滤波器滤服正态分布噪声十分效维零均值高斯函数：
(310)
中高斯分参数决定高斯滤波器宽度图处理说常二维零均值离散高斯函数作滑滤波器函数表达式：
(311)
中值滤波种非线性滤波器基思想素点邻域灰度值中值代该素灰度值效掉脉噪声时保持图中边缘细节赖邻域典型值差值中值滤波器处理图时线性滤波器工作方式类似滤波程加权运算3×3邻域列求点[ij]灰度值计算方法：
①灰度值序排列[ij]邻域中素点：
②取排序素集中间值作[ij]灰度值
三种滤波器进行较认字符图识程中值滤波器克服线性滤波器造成图细节模糊缺点够强化图边缘特征滤掉干扰噪声应效果较
文采均值滤波器车牌滤波结果图示：
图36 均值滤波前 图37 均值滤波
35 车牌倾斜校正
车牌图受采集镜头车牌间距离道路坡度汽车驾驶速度司机挂车牌位置影响等影响总定倾斜度期车牌图进步处珲带定困难续处理间必须进行倾斜校正根许文献资料记载目前车牌倾斜校正方法：1通模板匹配寻找车牌固定时二顶点四顶点通双线性空间变换重建车牌矩形区域车牌倾斜校正目种方法缺点车牌背景颜色车子颜色差时取车牌倾斜校正结果理想2通求取车牌字符区域极特征点极特征点进行投影求车牌倾斜角进行图旋转车牌倾斜校正目种方法缺点车牌噪声较时取结果理想3通求车牌字符连通域中心点然拟合成似直线确定车牌倾斜角车牌图进行旋转车牌倾斜校正目种方法缺点需车牌进行二值化处理时车牌卜符会出现断裂等现象该方法情况够理想4Hough变换法种方法通Hough变换求车牌区域边框样进步确定车牌倾斜角冉车牌图进行旋转车牌倾斜校正目种方法缺点车牌噪卢较时取结果理想5先进行水边缘检测然旋转边缘图进行垂直投影垂直投影投影值角作车牌倾斜角根倾斜角车牌图进行旋转车牌倾斜校正目种方法缺点考虑水倾斜没考虑垂直倾斜结果具偏面性6通采水垂直边缘检测法相结合办法旋转投影求取车牌水垂直倾斜角度水车牌图进行双线性插值旋转校正垂直倾斜车牌进行双线性插值错位校正进行校正时确定车牌位置进倾斜校正目种法缺点倾斜角较时结果够理想文前水垂直倾斜校正方法基础提出种新水垂直倾斜旋转校正方法分垂直方水方进行倾斜校正车牌垂直方发生倾斜图素行间发生错位重叠车牌水方发生倾斜图素列间发生错位重叠：步字符切割说水投影应该更加重影响步字符切割文提出先进行垂直方倾斜校正然水方进行倾斜校正
351车牌倾斜类型
众周知中国车牌矩形车辆倾斜类型倾斜角总说倾斜样式分成三种类型：①水倾斜②垂直倾斜③水垂直倾斜倾斜样式分图38示水倾斜种情况倾斜倾斜(x轴正方)车牌图旋转倾斜角度垂直倾斜种情况倾斜外倾斜(Y轴正方)车牌图外旋转倾斜角度水垂直倾斜种情况解决种情况必须先水方进行旋转水方倾斜角度进行垂直方进行外旋转垂直方倾斜角度样达倾斜校止效果
（a） （b） （c）
图38 （a）图水倾斜 （b）图垂直倾斜 （c）图水垂直倾斜
352 线性回法车牌图校正
果系列相互独立点似分布条直线附通元线性回法拟合条直线
图39 二原理图
条直线元线性回模型：
（312）
（313）
设图中点坐标分(x1y1) (x2y2) …… (xnyn) 二算法估计：
I 1 2 3 … n
（314）
二算法计算找准函数记
（315）
求Q值：
（317）
（318）
式：
(319)
(320)
中：
(321)
(322)
估计出直线斜率截距估计出条直线方程
汽车牌图进行二值化背景明显交线汽车牌图二值化阈值完全取高点
具体方法：
（1）找出边界直线点（列第次黑变白点列两点白话判边界点[6]）行坐标存入数组a列坐标存入数组b
（2）通二法拟条边界直线计算出斜率L
（3）通rotatan（L）计算直线倾斜角度然矫正
第四章 车牌字符分割
41 字符切割研究现状
车牌图字符切割足步字符识前提字符切割坏直接影响步字符识率国外研究者步研究直重视已印刷体字符分割技术基础研究者提出式样方法目前关方面研究方法：①利车牌字符固定长宽字符间间距作先验知识字符进行切割种方法切割字符前先估算出字符长度宽度字符间间距图垂直方投影直方图中确定字符起始位置参考估算值逐定位切割字符②根车牌图垂直方投影直方图数学期E方差D确定阈值TE—D素值满足piexl[i]
42 车牌字符基特征
中国车牌定特点般说字符规印刷字体字符串长宽字符间间隙字符长宽笔画宽度严格定标准制造然车牌图数化会面字符进行提取校正时会代入定噪声字符串中原表示字符间关系参数间相互关系会发生太变化准确识牌汉字英文字母数字必须单字符牌中提取分离出实际处理中面识牌字符情况非常复杂会存较干扰噪声种设备产生噪声引起牌图中产生字符间断裂现象图中算符笔画产生字符间粘连者字符断裂现象算符笔画变粗影响字符轮廓模糊清字符间粘连时牌定位分割出牌区域非完全精确牌字符区域面牌四边框附误差象素字符白字汽车保险杠牌四边边框残留图牌两铆钉干扰区域求牌定解现牌四种类型(1)功率汽车蓝底白字牌(2)功率汽车黄底黑字牌(3)军警白底黑字红字牌(4)国外驻华机构黑底白字牌四种牌外轮廓长度均45Omm总宽度150mm字符7(包括第二三字符间圆点)标准民车辆牌(军车警车教练车领事馆车外)均七字符首位省名缩写(汉字)次位英文字母次位英文字母阿拉伯数字末四位字符均数字字符总长度409mm中单字符统宽度45mm高90mm第二三字符间间距34mm(中间圆点10mm宽圆点第二三字符间间距分12mm)余字符间间距12mm牌字符规印刷体字字符串长度字符间隙字符宽高笔画宽高严格标准制造牌图数字化提取校正程中会代入干扰字符串参数间相互关系会发生变化
中国车牌特征：
①
②
③
④
中式中L字符串长度H字符串高度常规字符宽度(里常规字符包含1’)字符1’宽度字符1’两侧字符间隙面4公式中国车牌字符间关系参数中参数常量实际车牌图统计均值利间关系单字符间估计更加准确面利关系车牌进行切割
43 投影法分割字符
传统字符分割方法投影法进行分割字符图二值化素点单位逐列扫描图累加该列值1素点累积结果该列垂直投影图列扫描完毕整幅图垂直投影
垂直投影直方图中字符分界处灰度1素点少投影该处表现低波谷统计值等零列作字符分割界限实现字符分割
简单垂直投影法存缺陷字符中常存空洞导致字符垂直投影具处波谷进行分割时难波谷确定字符分界点获取图质量高时二值化字符会粘连起时垂直投影基会出现十分明显波谷
传统垂直投影法种改进方法边缘投影边缘投影指字符边缘边缘间距离中字符边缘指素单位图某列搜索直遇字符区域第点字符边缘指素单位图某列搜索直遇字符区域第点边缘投影字符边缘边缘两者间距离差图41示
图41 字符垂直投影边缘投影
图41出字符部空洞存简单垂直投影中部分存波谷单纯句投影波谷分割字符难避免单字符分割两部分垂直投影相边缘投影具较单波峰特性投影曲线分裂算法较容易分割出完整字符区域分割结果图示：
图42 分割结果图
投影法实现起较简单适应性较差预处理情况难满足条件图获取满足传统方法条件加强预处理条件处理完图避免损失部分信息进步处理造成必困难引入额外误差字符倾斜角度较行字符拍摄图字符较密集时候投影法完全失效外汉字说部分组成投影时候会形成相互独立波峰结果常完整汉字错误分离开总说投影法适应较清晰包含数字字母倾斜太图复杂应场合投影方法常质失意义引入更实车牌字符分割方法
44 粗切割方法
441车牌图字符粗切割
家知道车牌7字符加点构成排列序次汉字英文字母点英文字母阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字者汉字英文字母点阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字阿拉伯数字然样式车牌数目特少忽略记表卜7字符加点第四字符称仔细分析7字符加点实际车牌会发现确确第四字符倒数第四阿拉伯数字称车牌7字符高度基种思想面步骤切割车牌字符
①首先存中开辟七长车牌长七分宽车牌宽区域
②车牌图长边巾问开始扫描车牌图扫描点灰度值复制0区域第四区域应位置然扫描刚扫描努左边右边直扫描峰点灰度0时止竖认字符分离处
③切割第五第七字符方法切割完第四字符次扫描剩空间直扫描竖点灰度值全0时认字符开始次扫描直扫描竖点灰度值全0时认字符结束
④切割第三第四字符两字符切割方式第五第七字符样
⑤切割第第二字符第三字符切割完遇点作字符点扫描扫描完点切割第二字符切割方式前面样切割完第二字符左扫描直扫描竖点灰度值全0时认字符开始次扫描直扫描剩填相应位置直剩空间填满粗分割单字符区域余空间步余空间掉更利步字符识
442掉车牌图字符余空间
车牌字符粗切割单字符分配空间时车牌宽长七分分配空间字符应该占空问步掉第字符第行开始扫描行中点灰度值全0点掉直扫描行全0时止然第列开始右扫描列中点灰度值全0点掉直扫描列全0时止接行开始扫描行中点灰度值全0点掉直扫描行全0时止列开始左扫描列中点灰度值全0点掉直扫描列全0时止重复面步骤完成剩字符切割
图显示切割结果
图43 投影法车牌字符切割结果
45 连通域提取车牌字符分割
451 连通域矩形位置关系
确定矩形相位置矩形进行合面矩形四种位置关系分进行讨
①包含关系
定两矩形mn果m包含n包含关系定义：
(41)
②交错关系
定两矩形mn果mn相交mn必定点矩形设点矩形判定式矩形定点 交错关系定义：
者
(42)
③关系
判定稍微复杂定义矩形中心点垂直投影落矩形垂直投影：
者
(43)
④左右关系
前三关系处理图中部分连通域矩形已进行合剩左右合般说字符区域中字符基相字符间距离致左右合般说字符区域中字符基相字符间距致样相字符间距明显字符笔画间距设矩形均宽度均间距：
(44)
两矩形mn定义左右关系：
者 (45)
中常数式（48）意义两矩形宽度均宽度两者间距均间距式（49）意义两矩形合宽度接均宽度
452连通域合
作出字符连通域矩形英文字母数字连通域外接矩形恰包含整字符容易进行分割汉字身结构原汉字连通域构成单矩形汉字部分必须连通域进行合
汉字结构干种情况包含左右等连通域矩形相位置结四种基情况包含交错左右合序先左右
设整图中矩形集合字符定义集合中者干矩形集矩形集合
矩形基信息四定点坐标具体化四参数：
两矩形mn合矩形k表示：
（46）
453 连通域提取字符分割
通图预处理 般车牌第2 第7字符 构成独立连通域连通域行列起始位置终止位置 构成矩形区 包含连通域矩形区 矩形分剪切 分割出字符 算法具体实现程
①初始化标记数组flag 附初值0扫描中值0时 表示未扫描 N( 然数1开始) 表示该素点扫描 表示该点第N连通域
②寻找起始点序扫描二值图 果素灰度值0 扫描素灰度值1未标记 次扫描相邻素标记值 全零 说明前素新连通域起始点 标记值前标记值加1
③确定连通区域素集合起始点开始序扫描 目标素标记值N时扫描相邻素起始点素 遍历相邻素 果相邻素中m (1m8)素点灰度值1 未标记 m 素前素属连通域 标记值置N该连通域目标素需扫描右侧3 相邻素目标素标记值N 时 停止前扫描 转第② 步
④寻找连通域始终位置标记数组左角开始左右逐行扫描标记数组标记值 找第素点标记值N时 记录该点素横坐标方框左顶点横坐标 左右扫描 找第素点标记值N时 记录该点素坐标方框左顶点坐标y1 理 逆扫描 找出方框右顶点横坐标 两点画框 属连通域分离出种方法 二值图中独立连通域方框标示出 图44( a)示
⑤分割字符车牌图字符外接矩形 连通域数字标识车牌字符序排列 需外接矩形左顶点横坐标值降序排列车牌字符中汉字外 连通 左顶点坐标右左切割出6 字符 剩汉字字符中 字符块宽 字符块高 方法剪切出字符分割结果图44( b)示
（a）方框分离连通域图
（b）分割出单字符
图44连通域字符分割结果
454误连接区分割
拍摄条件影响者物体身污损等原二值化字符区域会出现粘连现象表现两货干字符相互连接形成较连通域种情况仅连通域方法分割出公式确定误连区域：
者 (47)
式中根实验确定常数发现误连区域垂直投影方法找出区域中低波谷作分割界限样误连接区域分割开
第五章 车牌字符识算法分析
51 字符识现状
车牌图字符识整智化识系统步整系统设计目研究员早注意步研究目前止已提出式样识方法算法总说分成类：①基模板匹配字符识方法种车牌图工作程首先识字符进行二值化处理尺寸缩放字符数库中模板然模板进行匹配选佳匹配作结果缺点关光字符清晰度变化会影响模板匹配结果实际应中提高正确率必须模板者模板进行匹配然处理时间着模板增增增加②基神网络字符识方法分特征提取没特征提取③基波包特征提取车牌字符识种方法工作程针车牌字符识特点提出基二维波包车牌字符特征提取方法车牌字符图进行二维波包变换搜索佳波包基提出寻找佳波包基准应神网络进行识④基模板匹配神网络车牌字符识方法
52 化
化图原相字符统尺寸扫描进图中字符存较差异相说统尺寸字符识标准性更强准确率然更高具体算法：先原字符高度宽度系统求作较出变换系数然根系数插值方法映射原图中
化仿真图图51示：
图51 化
53 神网络车牌字符识
531神网络概述
工神网络年开始应图模式识种重工具方法理解量类似生物神系统简单计算处理单元构成非线形动力学系统工神网络程度层次脑神系统信息处理存储检索等功进行模仿具备学记忆计算力工神网络表现出类似脑学分类力行分布式处理方式图模式识处理方式质飞跃外具学力进行图识时先许图样板应识结果输入工神网络样网络会训练中通学功慢慢学会识类似图种学功预测着特重意义总言工神网络模式识问题相传统方法优势致总结三点：①求问题解少②特征空间进行较复杂划分③适合高速行处理系统实现工神网络理样完美固弱点需更训练数非行处理系统中模拟运行速度慢法获取特征空间中决策面等
目前然工神网络研究日臻深入已做量工作时日未突破性进展甚连称理理基础没建立工神网络身理够完善加工神网络图模式识研究刚刚起步工神网络包括模式识图理解计算机视觉等领域研究着广阔探索空间工神网络根结构分前传播网络反传播网络组织竞争网络交互传播网络机网络等目前常神网络模型已数十种BP网络Hopfield网络ART网络Kohonen网络等均中较典型模型
542神网络工作程
工神网络数众相互连接处理单元(Processing ElementPE)构成具体PE动作般较简单(基输入量权量积求)PE前PE接受输入信号产生标量输出PE(图61示)：PE设计工神网络时网络结构设计中问题通常PE分成层层PE数量视情况定流程E神网络前层PE前层PE获取输入信号输出信号传送层PE：神网络允许层间PE相通信反馈结构允许位丁．前层PE接受层PE输出
图52 工神网络处理单元概图
网络中层终层输出层余层均隐藏层层PE处理程均通点积函数予描述：
（51）
式中O输出X输入量W该处理单元权重量(weight Vector)训练程中知类特征量机呈现神网络通遵循某种固定法权重量次输入细微调整输出正确方拢着训练程层层深入网络整体性权重量指导逐步改善终网络中PE均收敛某合适权重集
模式识应中神网络输入未知象特征量特征量呈现第层PE通常特征量会增加维值恒1求提供附加权重函数g中起偏移量作输入信息绎层传播输出层产生相应输出量根输出结果该象划分某类中神网络接受特征量作输入产生输出标志着该未知象属类性
PE定义网络连接结构确定PE间互连权重系数决定网络行训练程中权重系数断调整训练结束进入实际应时权重系数保持变目前绝数神网络数字化仿真实现软件数字信号处理芯片模拟行计算种实现方法步骤：选网络结构模拟软件进行配置然训练该网络仿真器脱模嵌入终应系统中交付包含组互联PE数字化模拟进程中存处理序问题单元样处理次序更新问题更新规神网络设计重素
55 汉字部分字符识
551 支持矢量机基原理
SVM统计学珲中年轻部分丰解决限样情况模式识问题果积K(xX’)代优分类面中点积相原特征空间变换某新特征空间时优化函数变：
(52)
相应判函数应变：
(53)
算法条件均变支持量机支持量机基思想概括：首先通非线性变换输入空间变换高维空间然新空间中求取优线性分类面种非线性变换通定义适积函数实现统计学理指出根HilbertSchmidt原理种运算满足Mercer条件作里积常核函数种：
① 线性积函数
(54)
②项式积函数
（55）
③径积函数
（56）
④ 二层神网络积函数
（57）
552 基SVM车牌汉字识
SVM分类器二分类器文采二分类器组合one．againstthe—others算法类识问题转化二类识问题解决分类器汉字余汉字区分开训练样中该汉字应Y值+l余样位Y值l首先确定核函数K训练样值带入优化函数式(52)中求出优解非零值应支持量根训练样值求出阂值b求出参数值带入式(53)判函数f(x)类推分求出汉字应判函数进行字符识时输入信号送分类器然循环检查分类器输出某分类器输出值l认输入车牌字符该类应汉字字符否输出值均l拒绝识该字符识存定误差时分类器输出值1时判断第输出值l字符类
56 车牌数字字母部分字符识
车牌数字字母部分字符识模块字符特征提取模块3层BP神网络
模块拓扑分析模块组成结构图图52示：
图53 车牌字符识模块
中特征提取模块功切割字符进行特征提取步真正识工作做准备3层BP神网络模块功进行真正字符识拓扑分析模块功3层pP神网络模块许正确分辨字符138T7Q0D0进行重新识
车牌字符识仿真图图53示：
图 54 车牌字符识仿真图
第六章 总结展
61 总结
文研究字符图分割字符分割正确识字符重步骤单方法未必获佳效果办法种切割方法综合先投影法字符进行粗略切割然联通域方法精确分割充分利具体应场合先验知识极提高字符分割准确度汽车车牌识整程中查找资料综合方面信息车牌实现步许方法种方法优劣具体图处理种理实践中实现实现难说种方法合适具体实验中较选择第二点程序调试程中耐心检查错误测试结果表明设计条优点
①充分利MATLAB中已函数库整程序设计简单易行
② MATLAB定义函数功程序设计更简洁
许缺点：
① 程序局限性：针图中辆汽车牌进行识图元素较复杂片法进行识
② 神网络训练花费30秒训练时间进行步字符识效率太慢
③ 程序会受软件环境影响识准确性
车牌识程序设计够利完成程度利MATLAB套软件 MATLAB功强包括数值计算符号计算计算结果编程视化编程调试创造便利环境作图处理适工具突出特点包含图处理工具包工具包系列支持图处理操作函数组成支持图处理操作图操作邻域区域操作图变换图恢复增强线性滤波滤波器设计变换(DCT 变换等) 图分析统计二值图操作等图显示方面MATLAB 提供图文件读入函数imread ( ) 读取 bmp tif jpgpcxtiff jpeghdf xwd 等格式图文件图写出函数imwrite () 图显示函数image ( ) imshow() 等等编程效率提高
文特点性指标总结：
① 复杂场景灰度低质量差图识力幅场景夜晚等质量较差图进行实验表明系统够准确定位字符区域速度快精确高
② 固体场景图背景提高识速度精度背景方法极减少需处理数量加快识速度
③ 字符区域定位准确误检率漏检率低
62 展
文研究课题汽车拍识系统实性强智识系统实际环境学术知识限整系统改善方
汽车识系统技术角度讲运计算机通讯控制技术3C技术代表现代科技交通系统进行控制理涉技术领域广包括系统工程信号处理电子工程机械工程计算机科学运筹学等领域牌识中占重位广泛应高速公路监控电子警察停车理等系统国交通状况智化现实意义存巨市场潜力公司牌识项目投入量资金牌识技术含量高受客观条件影响等素未见较通牌识系统国公司开发部分牌识系统属实验室产品未严格测试市场检验目前技术发展角度开发套通适应种环境真正具应力牌识系统较困难开发种特定条件牌识系统完全行具应价值
总言车牌智识系统实性强型系统想该系统真正应实际中需断完善断创新
参考文献
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趋势国际学术研讨会文集 199718
2 段里仁智交通系统国道路交通理中应[J]97北京智交通系统发展趋势
国际学术研讨会文集 19971522
3 章毓晋．图工程册：图处理分析[M]北京：清华学出版社1999 231234
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6 Richard Ewoods 数字图处理[M]（matlab版）：电子工业出版社2005285320
7 张毓晋 图工程（册）图处理[M]（第二版）：清华学出版社20063
8 赵茜 天津学硕士学位文[D]20066
致谢
首先感谢指导老师XX老师XX老师XX学电工学院名教授谦具严谨治学态度文创作中直私帮助关心表达XX老师崇高敬意感谢老师立题文完成整程悉心指导全力支持庆幸够遇宁媛老师样位耐心老师直接指导完成次文感谢宁媛老师耐心指导教意义方法尤整文研究思想思维方式宁媛老师提供准确指引参
时感谢学XX等撰写文工作指导帮助时感谢组学研究项目仿真获益匪浅
感谢父母天成果默默支持感谢帮助支持老师学亲朋友
附录
程序：
function [d]main(jpg)
Iimread(＇car贵1jpg＇)
figure(1)imshow(I)title(＇原图＇)
I1rgb2gray(I)
figure(2)subplot(121)imshow(I1)title(＇灰度图＇)
figure(2)subplot(122)imhist(I1)title(＇灰度图直方图＇)
I2edge(I1＇robert＇008＇both＇)
figure(3)imshow(I2)title(＇robert算子边缘检测＇)
se[111]
I3imerode(I2se)
figure(4)imshow(I3)title(＇腐蚀图＇)
sestrel(＇rectangle＇[4040])
I4imclose(I3se)
figure(5)imshow(I4)title(＇滑图轮廓＇)
I5bwareaopen(I42000)
figure(6)imshow(I5)title(＇象中移象＇)
[yxz]size(I5)
myIdouble(I5)
begin横扫描
tic
Blue_yzeros(y1)
for i1y
for j1x
if(myI(ij1)1)
果myI(ij1)myI图中坐标(ij)点蓝色
Blue_y相应行元素white_y(i1)值加1
Blue_y(i1) Blue_y(i1)+1蓝色素点统计
end
end
end
[temp MaxY]max(Blue_y)temp量white_y元素中值MaxY该值索引（ 量中位置）
PY1MaxY
while ((Blue_y(PY11)>120)&&(PY1>1))
PY1PY11
end
PY2MaxY
while ((Blue_y(PY21)>40)&&(PY2
end
IYI(PY1PY2)
IY原始图I中截取坐标PY1：PY2间部分
end横扫描
begin扫描
Blue_xzeros(1x)进步确定x方车牌区域
for j1x
for iPY1PY2
if(myI(ij1)1)
Blue_x(1j) Blue_x(1j)+1
end
end
end
PX11
while ((Blue_x(1PX1)<3)&&(PX1
end
PX2x
while ((Blue_x(1PX2)<3)&&(PX2>PX1))
PX2PX21
end
end扫描
PX1PX12车牌区域校正
PX2PX2+2
dwI(PY1PY2)
ttoc
figure(7)subplot(121)imshow(IY)title(＇行方合理区域＇)
figure(7)subplot(122)imshow(dw)title(＇定位剪切彩色车牌图＇)
imwrite(dw＇dwjpg＇)
[filenamefilepath]uigetfile(＇dwjpg＇＇输入定位裁剪车牌图＇)
jpgstrcat(filepathfilename)
aimread(＇dwjpg＇)
brgb2gray(a)
imwrite(b＇1车牌灰度图jpg＇)
figure(8)subplot(321)imshow(b)title(＇1车牌灰度图＇)
g_maxdouble(max(max(b)))
g_mindouble(min(min(b)))
Tround(g_max(g_maxg_min)3) T 二值化阈值
[mn]size(b)
d(double(b)>T) d二值图
imwrite(d＇2车牌二值图jpg＇)
figure(8)subplot(322)imshow(d)title(＇2车牌二值图＇)
figure(8)subplot(323)imshow(d)title(＇3均值滤波前＇)
滤波
hfspecial(＇average＇3)
dim2bw(round(filter2(hd)))
imwrite(d＇4均值滤波jpg＇)
figure(8)subplot(324)imshow(d)title(＇4均值滤波＇)
某图进行操作
膨胀腐蚀
sestrel(＇square＇3) 3X3正方形结果元素象创建图膨胀
＇line＇＇diamond＇＇ball＇
seeye(2) eye(n) returns the nbyn identity matrix 单位矩阵
[mn]size(d)
if bwarea(d)mn>0365
dimerode(dse)
elseif bwarea(d)mn<0235
dimdilate(dse)
end
imwrite(d＇5膨胀腐蚀处理jpg＇)
figure(8)subplot(325)imshow(d)title(＇5膨胀腐蚀处理＇)
寻找连续文字块长度某阈值认该块两字符组成需分割
dqiege(d)
[mn]size(d)
figuresubplot(211)imshow(d)title(n)
k11k21ssum(d)j1
while j~n
while s(j)0
jj+1
end
k1j
while s(j)~0 && j
end
k2j1
if k2k1>round(n65)
[valnum]min(sum(d([k1+5k25])))
d(k1+num+5)0 分割
end
end
切割
dqiege(d)
切割出 7 字符
y110y2025flag0word1[]
while flag0
[mn]size(d)
left1wide0
while sum(d(wide+1))~0
widewide+1
end
if wide
dqiege(d)
else
tempqiege(imcrop(d[1 1 wide m]))
[mn]size(temp)
allsum(sum(temp))
two_thirdssum(sum(temp([round(m3)2*round(m3)])))
if two_thirdsall>y2
flag1word1temp WORD 1
end
d([1wide])0dqiege(d)
end
end
分割出第二字符
[word2d]getword(d)
分割出第三字符
[word3d]getword(d)
分割出第四字符
[word4d]getword(d)
分割出第五字符
[word5d]getword(d)
分割出第六字符
[word6d]getword(d)
分割出第七字符
[word7d]getword(d)
figure(9)imshow(word1)title(＇1＇)
figure(10)imshow(word2)title(＇2＇)
figure(11)imshow(word3)title(＇3＇)
figure(12)imshow(word4)title(＇4＇)
figure(13)imshow(word5)title(＇5＇)
figure(14)imshow(word6)title(＇6＇)
figure(15)imshow(word7)title(＇7＇)
[mn]size(word1)
商系统程序中化 40*20处演示
word1imresize(word1[40 20])
word2imresize(word2[40 20])
word3imresize(word3[40 20])
word4imresize(word4[40 20])
word5imresize(word5[40 20])
word6imresize(word6[40 20])
word7imresize(word7[40 20])
figure(16)
subplot(378)imshow(word1)title(＇1＇)
subplot(379)imshow(word2)title(＇2＇)
subplot(3710)imshow(word3)title(＇3＇)
subplot(3711)imshow(word4)title(＇4＇)
subplot(3712)imshow(word5)title(＇5＇)
subplot(3713)imshow(word6)title(＇6＇)
subplot(3714)imshow(word7)title(＇7＇)
imwrite(word1＇1jpg＇)
imwrite(word2＇2jpg＇)
imwrite(word3＇3jpg＇)
imwrite(word4＇4jpg＇)
imwrite(word5＇5jpg＇)
imwrite(word6＇6jpg＇)
imwrite(word7＇7jpg＇)
切割子程序1：
子程序：（getword子程序）
function [wordresult]getword(d)
word[]flag0y18y205
while flag0
[mn]size(d)
wide0
while sum(d(wide+1))~0 && wide
end
tempqiege(imcrop(d[1 1 wide m]))
[m1n1]size(temp)
if wide
d([1wide])0
if sum(sum(d))~0
dqiege(d) 切割出范围
else word[]flag1
end
else
wordqiege(imcrop(d[1 1 wide m]))
d([1wide])0
if sum(sum(d))~0
dqiege(d)flag1
else d[]
end
end
end
result
切割子程序2：
（qiege子程序）
function eqiege(d)
[mn]size(d)
top1bottommleft1rightn init
while sum(d(top))0 && top
end
while sum(d(bottom))0 && bottom>1
bottombottom1
end
while sum(d(left))0 && left
end
while sum(d(right))0 && right>1
rightright1
end
ddrightleft
hhbottomtop
eimcrop(d[left top dd hh
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