车牌图分析识
光电信息工程学院 网络工程专业
指导老师：
摘智交通系统中车牌图分析识非常重技术时具广泛应领域已逐渐融入现实生活中课题通图信息分析中华民国车牌特征研究车牌图预处理车牌图中字符分割车牌图中字符识三方面实现方法综合运图处理中灰度化处理图直方图图旋转倾斜校正二值化形态学处理等技术车牌图进行分析处理然通车牌垂直投影法车牌字符进行分割接着分割字符进行化系统采模板匹配方法化字符进行识终显示识结果进行数存储
关键字车牌图预处理车牌定位字符分割模板匹配车牌识
目 录
1前言 3
11车牌识技术研究背景 3
12 中国车牌特点 3
13车牌识系统应前景研究容 5
14 文研究容 5
2车牌图预处理 6
21图预处理流程图 6
22图灰度化直方图 7
221图灰度化 7
222图直方图 8
23倾斜校正 8
24图二值化 10
25图形态学操作 10
26车牌图定位 11
3车牌字符分割 12
31字符分割前图二值化 12
32 字符分割前图噪 12
33字符分割前图旋转 13
34字符分割前图投影 13
35字符分割 13
4车牌字符识 14
41车牌字符化 14
42车牌字符匹配识 15
5实验结果分析 17
6总结 19
参考文献 20
1前言
11车牌识技术研究背景
车牌识技术研究背景1990[1]年美国智交通学会CITS America提出智交通系统（ITS）概念车牌识技术研究着智交通系统广泛应加深智交通系统指利先进计算机技术信息技术等控制整交通运输体系着物质生活水显著提高汽车进入寻常百姓家智交通系统逐渐受关注目前世界国家特济发达国家已广泛应智交通系统领域研究国家取错成果智交通系统[2]方面研究国相较弱着智交通技术广泛应研究加深奥运会成功举办国智交通系统慢慢起步中国车牌格式较复杂国外车牌较差异国车牌图分析识具定困难
12 中国车牌特点
中国机动车车牌[3]指准予机动车中华民国境道路行驶法定标志号码机动车登记编号类型机动车号牌机动车登记编号包含省治区直辖市汉字简称英文字母表示发牌机关代号 阿拉伯数字英文字母组成序号特殊性质机动车号牌分类汉字简称分类规格颜色适范围表11示：
表11 [3]号牌分类规格颜色适范围
目前国普通方车牌号武警车牌号军队车牌号三种类型普通方车牌号选号牌车牌图11示选号牌车牌尺寸[3]外廓尺寸 440mm×140mm号牌车牌长宽4517字符字符高宽21首字符中文字符省直辖市简称第二字符英文写字符前两字符确定该车牌五字符阿拉伯数字英文写字符组合成五字符间距相七字符相
图11 普通方车牌
13车牌识系统应前景研究容
车牌识技术发展迅速车牌识系统应前景具广泛应范围应停车场理系统高速公路超速理系统区智化理等方面[4]通统计数[5]明显出车牌识技术效缓解高速公路收费站前车辆堵塞交通拥挤情况车辆节省运营时间效防止社区户车位占车辆盗时利户进行理车牌动识系统具巨济价值
实际应中车牌识系统必须快速准确识出车牌车牌识程中车牌定位字符切割字符识等非常重技术[6]车牌识系统具影响
车牌定位背景图中确定车牌区域分割出车牌图车牌定位整车牌动识系统基础决定阶段图处理质量处理速度识精度速度车牌定位相复杂定位程中会受车辆场景度车辆运行速度天气拍摄视角明噪声车牌缺损车牌污染型号车牌等素影响
字符分割定位车牌区域中字符进行切分成单字符正确分割特征提取模式匹配前提直接关系继识否进行字符识非常关键
字符识分割字符化处理提取字符化特征作识提交分类器判断处理终确定车牌图中字符容识结果
14 文研究容
系统Microsoft Windows XP开发环境利MATLAB 70软件进行开发车牌识流程图图12示：
图12 车牌识流程图
系统包括车牌图预处理定位识三模块中车牌定位车牌图预处理程中完成
（1）输入车牌图：开通种视觉传感器（CCDCMOS摄器件等）获取车牌图已转换易计算机处理格式
（2）车牌图预处理：包括灰度化处理图直方图图旋转倾斜校正二值化形态学处理等容目续车牌定位创造条件
（3）车牌图定位：根车牌颜色特征车牌背景字符等判断符合车牌底色非车牌区域具车牌相似纹理特征符合颜色特征伪车牌剔便车牌区域
（4）字符分割：车牌定位提取出车牌区域图分割成单字符图利字符垂直投影方法根字符间隙应投影极值投影曲线呈现波峰波谷交出现特点提取单字符
（5）字符识：采模板匹配法识车牌图中车牌号码首先分割字符提取出进行尺寸化等处理然预先存储标准字符模板进行逐匹配标准字符模板中找出识字符接该字符作识结果
（6）显示识结果：车牌包括汉字字母数字
（7）存储数： 相应识出字符存储指定文件夹EXCEL文件存储识时时间
2车牌图预处理
21图预处理流程图
世界色彩三色颜色例混合表示红绿蓝（RGB）根三基色原理种颜色颜色空间定义成固定数字变量红色绿色蓝色众颜色空间种RGB模型般称加色空间颜色通彩色光相加产生产生颜色亮度总高产生原色亮度蓝底白字种常见牌采蓝色B 通道时牌区域亮矩形牌字符区域中呈现蓝色（25500）白色（255255255）B通道中区分GR通道灰度图象中便利系统通车牌图进行预处理提高车牌图质量车牌图预处理流程图：
图21车牌图预处理流程图
22图灰度化直方图
221图灰度化
系统初次定位矩形区域该区域图数读入维数组中时数显示屏幕实现图复制初次定位车牌区域复制出进行单独处理提高系统工作效率车牌区域复制结果图22示车牌区域复制结果彩色图彩色图称作RGB图[7]通合成出意颜色RGB分代表红绿蓝3种颜色时表示种灰度颜色值称作灰度值种变化称灰度化彩色图转换灰度图
数字图分彩色图灰度图图进行预处理时常彩色图转变灰度图灰度图里面颜色信息少彩色图含量颜色信息样减少存储开销算法空间复杂度会提高系统执行速度利步定位工作灰度图强度信息没颜色信息需数矩阵进行存储处理
RGB模型中灰度化处理RGB取值范围0255灰度级256级灰度化处理方法[7]三种
(1)值法 值等中
(21)
(2)均值法值等均值
(22)
(3)加权均值法赋予 权值接着 RGB等值加权均中分权值
(23)
系统选取方法加权均值法 时合理灰度图眼绿色敏感度高接着红色蓝色低Matlab中函数rgb2gray()利加权均值法公式RGB转化灰度图通程序运行效果图见图22图23示：
图22 车牌图 图23 灰度图
222图直方图
图直方图[8]图重统计特征表示图灰度级该灰度级出现频率应关系设幅图素总数[8]灰度级具第灰度级灰度素第灰度级出现概率：
（24）
直方图具性质[9]：
（1）通直方图知道具某灰度值素数素图中处什位置完全清楚直方图中考虑素灰度值考虑素位置
（2）图直方图时两图会相直方图
（3）直方图具灰度值素数通计数图形果已知图分割成区域区域直方图加起图直方图
系统利imhist（In）函数显示图直方图[8]I表示灰度图n表示灰度等级数图24示车牌区域直方图图中横轴代表灰度值轴代表该灰度值车牌区域图中出现频率
图24 车牌区域直方图
23倾斜校正
系统采取Radon变换算法进行倾斜角度计算倾斜图片进行修正水方致图利期图片分割图识
Radon变换原理[10]理解图空间投影空间点应条直线Radon变换计算图着指定方投影图素点条直线积分
例垂直方线积分投影X轴水方积分投影Y轴意角度计算投影图24说明Radon变换角度形状
图24 某角度投影
图意角度Radon变换[10]定义式：
（25）
中：
(26)
Radon变换关系图解图25：
图25 Radon变换关系
Matlab中Radon函数计算图指定角度Radon变换[11]语法格式：
中I表示灰度图theta表示Radon变换方角度[11]返回灰度图I角度theta方Radon变换R果theta标量Rtheta角度方Radon变换列量果theta矢量R矩阵列应矢量theta中角度方Radon变换果忽略掉theta默认0：179中[11]返回量表示着X’轴应坐标坐标中心点位图中心果图尺寸中心点(1015)
24图二值化
倾斜校正车牌图整体轮廓较清晰然进行图二值化二值化结果整幅图画面仅黑白二值灰度图变成二值图二值化图起真彩色图256色灰度图视觉效果更强数处理量更处理图算法相更简单提高处理效率[12]数字图处理中二值图占重位
进行图二值化部分方法基阈值根定准确定灰度值作分割阈值假设车牌图某位置灰度值等值素0表示背景值素0表示象[13]
（27）
者反象背景素关系调
（28）
Matlab中通im2bw函数图进行二值化二值化关键阈值确定设置阈值容易产生噪声设置会降低图分辨率图中非噪声信号作噪声滤掉
25图形态学操作
图形态学处理指利图结构元素移动然面二值图进行交等集合运算产生定形态变化基形态运算膨胀腐蚀[11]定义分：
（29）
（210）
膨胀运算程[11]B膨胀A结果B’位移A少非零元素相交时B参考点位置集合腐蚀运算程结构元素B移x结构元素B集合A中参考点集合膨胀运算[11]断开目标物体进行连接面积会增腐蚀运算粘连目标物分开时减目标物面积
灰度数学形态学中开闭运算定义[11]二值数学形态学中定义致bf进行开闭运算分定义：
（211）
（212）
开运算般滑轮廓掉细长突出毛刺孤立斑点断开连接目标物作腐蚀运算相似保持目标物变闭运算滑轮廓般填充细空洞裂缝连接断开目标作膨胀运算相似改变目标物
文利Matlab中bwmorph函数[8]实现二值图形态学运算格式两种：
BW2bwmorph(BWoperation)二值图BW进行指定形态学运算BW2bwmorph(BWoperationn)二值图BW1采指定形态学运算n次字符串参量operation指定形态学运算
参形态学运算参数表21
表21[8] 形态学运算参数表
参数
描述
＇bothat＇
输入图减闭运算图
＇bridge＇
连接非连通素果邻域中两非0素未连通素点设1
＇clean＇
图中孤立素（0包围1）
＇close＇
形态学闭运算
diag’
角线填充消8连通
＇dilate＇
结构元素进行图膨胀
＇erode＇
结构元素进行图腐蚀
＇fill＇
填充孤立点（1包围0）
＇hbreak＇
消H连接素
＇majority＇
3X3邻域中等超5素点素值1 该点素值置1
open’
形态学开运算
＇remove＇
移部素果素点4邻域1 该素点置0
shrink’
收缩收缩目标点收缩目标成环状中间孔洞
＇skel＇
移目标边缘素点分裂目标
＇spur＇
移孤立点
＇thicken’
粗化通目标外围增加素点加厚目标保持欧拉数变
＇thin＇
细化通素点目标孔洞变成细环线
＇tophat＇
输入图减开运算图
文利参数表中＇hbreak＇＇spur＇open’进行形态学运算图26示：
图26形态学处理
26车牌图定位
天气光牌污损摄机等原车牌图复杂背景会严重影响面图处理导致车牌定位困难车牌识中难点[14]
车牌定位[15]车牌动识系统实现关键部分车牌定位准确否 直接决定续字符分割识图处理识质量成败现车牌定位已提出方法中常基黑白图定位[16]基颜色特征算法[17]基车牌边缘检测算法[18]
基黑白图定位方法包括①基车牌特征定位方法根车牌区纹理灰度跳变等特征定位[19]基扫描行车牌区域时会产生规律起伏特点定位②基遗传算法神网络等数学工具车牌定位方法[19]该方法传统方法进行较改进具定抗噪性 计算量较
基车牌颜色特征定位方法基车牌边缘检测定位方法种根车牌颜色特征判断种根边缘特征进行车牌定位[20]车牌区域
介绍种方法优缺点假想快速准确定位车牌必须结合种方法综合考虑车牌特征文结合车牌颜色数学形态学两方面特征车牌进行定位包括车牌区域粗定位细定位两步骤利数学形态学进行粗定位利车牌颜色特征进行细定位利bwareaopen象中相干象获定位图图27图28图29粗定位细定位出结果
图27形态学处理 图28删结果 图29删反色
3车牌字符分割
31字符分割前图二值化
图二值化操作目白色表示车牌区域图中象——车牌字符黑色表示背景通设定阈值等值素0表示背景值素0表示象相反象背景素关系调系统1背景0字符象0应RGB 01应RGB255[21]车牌图二值化运原理操作程24中描述样
图31 图二值化
32 字符分割前图噪
车牌图二值化然会存缺损模糊现象图预处理程中受天气光牌污损摄机车牌图复杂背景等原影响车牌图进行分割前需进行噪处理噪处理开运算闭运算开运算[22]边边角角孤立点具滑图边界作闭运算样具滑图边界作连接间断填充空洞裂缝
结构元素B集合A先进行开运算然结果进行闭运算构成形态学噪声滤波器公式[12]描述：
（31）
系统利imopen（）imclose（）函数车牌图进行噪处理图32示噪声滤波图
图32 噪声滤波
33字符分割前图旋转
设F(ij)幅二值图素点：
（32）
中 10表示白色素点黑色素点MN分表示图行数列数
倾斜车牌图字符间距固定变倾斜车牌图字符间距变白色象素垂直方投影值然数时列[23]代表字符间距倾斜车牌图字符间距列根原理出图倾斜度
Matlab中通imrotate函数实现图旋转执行程序代码：
bwimrotate(bwqingxiejiao＇bilinear＇＇crop＇)
34字符分割前图投影
图处理中投影[24]指条直线素灰度值进行叠加组行直线投影值连成曲线反映图垂直行直线方分布特征投影法常确定象图位置尺寸等信息利图中象背景具灰度值特点寻找间缝隙
系统字符分割采垂直投影法根预处理图垂直投影图特点提出特征值车牌图先验知识特征值相结合进行字符分割利垂直投影法复杂环境汽车图中字符分割较效果特征值提出[25]预处理车牌图黑底白字二值化图作垂直投影图定义特征值 TZ取值公式：
（33）
中 nWidth表示车牌图宽度[25] proj[ i] 表示图第i 列素点灰度值λ 表示常量参数round( x)函数表示数值 x 取整特征值 TZ [25]表示意义 分割点开始 超越特征值 TZ 波峰找第满足限定条件波谷值分割点位置
35字符分割
系统根车牌投影车牌字符进行分割图分割图识基础车牌定位提取出车牌区域图分割成单字符图根垂直投影法字符间隙应投影极值投影曲线呈现波峰波谷交出现特点提取单字符
定义特征值垂直分割[25]程分成右分割左分割两相步骤中右分割算法程序流程图描述图33示
图33 右分割程序流程图
图描述中间分割点sep[3]开始右分割程左分割算法步骤右分割相方右分割左分割两步骤完成车牌图垂直字符分割分割字符图图34示：
图34 分割字符
分割连串字符串变成单字符面字符匹配识奠定基础
4车牌字符识
41车牌字符化
图采集时图素值样切割出字符会样进行匹配前必须先进行字符图化[9]图字符模板图致
假设f(xy)未化图g(x y)化图设(x0 y0)f(x y)中点(x1 y1)g(x y) 中应点w1w2分字符图原车牌图中左边缘右边缘列坐标Width模板宽度处55h1h2分字符图原车牌图中边缘边缘行坐标Height模板高度处110化公式示：
（41）
（42）
Matlab提供改变图函数imresize(ISizeModel)Model插值运算方法里选＇bilinear＇双线性插值法图41示：
图41字符化
切割字符化字符基致便解决素值致带问题利库中字符进行匹配较
42车牌字符匹配识
系统采模板匹配[26]方法进行字符识车牌字符集合较包括约50汉字26写英文字母10数字字符制成标准模板根识字符直观形象提取特征相关匹配原理进行识该方法识速度快噪点较敏感
模板匹配方法根相似度函数车牌字符标准模板图逐较选出相似度高佳匹配结果出终车牌字符中模板匹配程中采相似度函数定义：
（43）
中表示识车牌图第i行第j列素值取值01模板字符第i行第j列素值取值01宽高指矩阵中应素相相似度S标准模板识字符图应点均1素数目标准模板1点素数目值（01）间字符识步骤图42示：
图42字符识步骤
基模板匹配OCR基程：根相似度函数车牌字符标准模板图逐较选出相似度高佳匹配结果出终车牌字符识结果图43示：
图43 识结果
5实验结果分析
系统总收集样500张（全国省份车牌）逐张车牌进行识根实验结果知会出现三种情况：成功识错误识拒绝识
（a）成功识
图51示系统成功识出车牌字符：桂AM9678
(1) 原始图 （2）车牌图 （3）灰度图
（4）倾斜校正 （5）二值化 （6）形态学处理
（7）删结果 （8）删反色 （9）噪声滤
（10）垂直投影 （11）字符分割 （12）字符化
图51 成功识程
(13)识结果
(b)错误识
图52示车牌字符正确：豫JAY888系统错误识：京JAY888
（1）原始图 （2）车牌图 （3）灰度图
（4）倾斜校正 （5）二值化 （6）形态学处理
（7）删结果 （8）删反色 （9）噪声滤
（10）垂直投影 （11）字符分割 （12）字符化
图52错误识程
(13)识结果
(c)拒绝识
图53 示系统拒绝识车牌字符：陕CGD290结果车牌定位出错
（１）原始图 （２）识结果
图53 拒绝识程
通500张车牌进行识408张成功识66张错误识26张拒绝识出系统识率表51示：
表51 系统识率
识率
误识率
拒识率
实验结果
816
132
52
表知系统识率816天气光牌污损摄机等原车牌图复杂背景会严重影响面图处理车牌预处理程中利RGB色度空间图进行初次定位找出车牌区域采集车牌图素符合系统规定导致车牌定位出错车牌字符分割程中采垂直投影方法预处理中车牌图定程度倾斜样会法根字符投影找字符左右边界导致分割出字符完整出现误识率进行车牌字符识时系统采模板匹配方法先分割字符提取出根张字符图标准字符模板宽高进行处理然利图匹配原理未知字符逐模板匹配识出车牌字符分割出字符出错样导致系统识率降
6总结
文介绍基Matlab车牌分析识通四模块进行系统分析分车牌图预处理车牌定位车牌字符分割车牌字符识车牌图进行分析处理程中综合运图处理中灰度化处理图直方图图旋转倾斜校正二值化形态学处理等方法然通车牌垂直投影法车牌字符进行分割接着分割字符进行化采模板匹配方法化字符进行识终显示识结果
客观条件时间限制文研究存足方面需进步提高天气光牌污损摄机等原车牌图复杂背景会严重影响面图处理必图进行相应图复原重建改善图质量系统提取出单字符高度样宽度许差分割字符图进行处理字符图套标准字符模板进行匹配导致系统输出匹配相似度准确性高车牌存倾斜车牌字符整洁等车牌身污损情况系统采模板匹配容易产生错误识车牌识方法需进步研究
参考文献
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[26] 王敏 黄心汉 魏武 等 种模板匹配神网络车牌字符识方法[J] 华中科技学
学报2001 29(3) 4850
Analysis and Recognition of license plate images
AbstractIn intelligent transportation system analysis and recognition of license plate image is one of the very important technology and it has wide application field it has gradually integrated into our real life The main characteristics of the license of the people＇s Republic of China through the analysis of image information the research of license plate image preprocessing the three aspects of character segmentation and character recognition of license plate image of vehicle license plate image in the implementation method The integrated use of the image gray processing image histogram image rotation tilt correction two values and morphological processing of license plate image analysis and processing and through the vertical projection method for license plate segmentation of license plate character then will divide the character normalization this system is mainly used to identification of the normalized character uses the template matching method the final recognition result and data storage
Key wordThe pretreatment of license plate image License plate location Character segmentation Template matching License plate recognition
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光电信息工程学院 网络工程专业
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摘智交通系统中车牌图分析识非常重技术时具广泛应领域已逐渐融入现实生活中课题通图信息分析中华民国车牌特征研究车牌图预处理车牌图中字符分割车牌图中字符识三方面实现方法综合运图处理中灰度化处理图直方图图旋转倾斜校正二值化形态学处理等技术车牌图进行分析处理然通车牌垂直投影法车牌字符进行分割接着分割字符进行化系统采模板匹配方法化字符进行识终显示识结果进行数存储
关键字车牌图预处理车牌定位字符分割模板匹配车牌识
目 录
1前言 3
11车牌识技术研究背景 3
12 中国车牌特点 3
13车牌识系统应前景研究容 5
14 文研究容 5
2车牌图预处理 6
21图预处理流程图 6
22图灰度化直方图 7
221图灰度化 7
222图直方图 8
23倾斜校正 8
24图二值化 10
25图形态学操作 10
26车牌图定位 11
3车牌字符分割 12
31字符分割前图二值化 12
32 字符分割前图噪 12
33字符分割前图旋转 13
34字符分割前图投影 13
35字符分割 13
4车牌字符识 14
41车牌字符化 14
42车牌字符匹配识 15
5实验结果分析 17
6总结 19
参考文献 20
1前言
11车牌识技术研究背景
车牌识技术研究背景1990[1]年美国智交通学会CITS America提出智交通系统（ITS）概念车牌识技术研究着智交通系统广泛应加深智交通系统指利先进计算机技术信息技术等控制整交通运输体系着物质生活水显著提高汽车进入寻常百姓家智交通系统逐渐受关注目前世界国家特济发达国家已广泛应智交通系统领域研究国家取错成果智交通系统[2]方面研究国相较弱着智交通技术广泛应研究加深奥运会成功举办国智交通系统慢慢起步中国车牌格式较复杂国外车牌较差异国车牌图分析识具定困难
12 中国车牌特点
中国机动车车牌[3]指准予机动车中华民国境道路行驶法定标志号码机动车登记编号类型机动车号牌机动车登记编号包含省治区直辖市汉字简称英文字母表示发牌机关代号 阿拉伯数字英文字母组成序号特殊性质机动车号牌分类汉字简称分类规格颜色适范围表11示：
表11 [3]号牌分类规格颜色适范围
目前国普通方车牌号武警车牌号军队车牌号三种类型普通方车牌号选号牌车牌图11示选号牌车牌尺寸[3]外廓尺寸 440mm×140mm号牌车牌长宽4517字符字符高宽21首字符中文字符省直辖市简称第二字符英文写字符前两字符确定该车牌五字符阿拉伯数字英文写字符组合成五字符间距相七字符相
图11 普通方车牌
13车牌识系统应前景研究容
车牌识技术发展迅速车牌识系统应前景具广泛应范围应停车场理系统高速公路超速理系统区智化理等方面[4]通统计数[5]明显出车牌识技术效缓解高速公路收费站前车辆堵塞交通拥挤情况车辆节省运营时间效防止社区户车位占车辆盗时利户进行理车牌动识系统具巨济价值
实际应中车牌识系统必须快速准确识出车牌车牌识程中车牌定位字符切割字符识等非常重技术[6]车牌识系统具影响
车牌定位背景图中确定车牌区域分割出车牌图车牌定位整车牌动识系统基础决定阶段图处理质量处理速度识精度速度车牌定位相复杂定位程中会受车辆场景度车辆运行速度天气拍摄视角明噪声车牌缺损车牌污染型号车牌等素影响
字符分割定位车牌区域中字符进行切分成单字符正确分割特征提取模式匹配前提直接关系继识否进行字符识非常关键
字符识分割字符化处理提取字符化特征作识提交分类器判断处理终确定车牌图中字符容识结果
14 文研究容
系统Microsoft Windows XP开发环境利MATLAB 70软件进行开发车牌识流程图图12示：
图12 车牌识流程图
系统包括车牌图预处理定位识三模块中车牌定位车牌图预处理程中完成
（1）输入车牌图：开通种视觉传感器（CCDCMOS摄器件等）获取车牌图已转换易计算机处理格式
（2）车牌图预处理：包括灰度化处理图直方图图旋转倾斜校正二值化形态学处理等容目续车牌定位创造条件
（3）车牌图定位：根车牌颜色特征车牌背景字符等判断符合车牌底色非车牌区域具车牌相似纹理特征符合颜色特征伪车牌剔便车牌区域
（4）字符分割：车牌定位提取出车牌区域图分割成单字符图利字符垂直投影方法根字符间隙应投影极值投影曲线呈现波峰波谷交出现特点提取单字符
（5）字符识：采模板匹配法识车牌图中车牌号码首先分割字符提取出进行尺寸化等处理然预先存储标准字符模板进行逐匹配标准字符模板中找出识字符接该字符作识结果
（6）显示识结果：车牌包括汉字字母数字
（7）存储数： 相应识出字符存储指定文件夹EXCEL文件存储识时时间
2车牌图预处理
21图预处理流程图
世界色彩三色颜色例混合表示红绿蓝（RGB）根三基色原理种颜色颜色空间定义成固定数字变量红色绿色蓝色众颜色空间种RGB模型般称加色空间颜色通彩色光相加产生产生颜色亮度总高产生原色亮度蓝底白字种常见牌采蓝色B 通道时牌区域亮矩形牌字符区域中呈现蓝色（25500）白色（255255255）B通道中区分GR通道灰度图象中便利系统通车牌图进行预处理提高车牌图质量车牌图预处理流程图：
图21车牌图预处理流程图
22图灰度化直方图
221图灰度化
系统初次定位矩形区域该区域图数读入维数组中时数显示屏幕实现图复制初次定位车牌区域复制出进行单独处理提高系统工作效率车牌区域复制结果图22示车牌区域复制结果彩色图彩色图称作RGB图[7]通合成出意颜色RGB分代表红绿蓝3种颜色时表示种灰度颜色值称作灰度值种变化称灰度化彩色图转换灰度图
数字图分彩色图灰度图图进行预处理时常彩色图转变灰度图灰度图里面颜色信息少彩色图含量颜色信息样减少存储开销算法空间复杂度会提高系统执行速度利步定位工作灰度图强度信息没颜色信息需数矩阵进行存储处理
RGB模型中灰度化处理RGB取值范围0255灰度级256级灰度化处理方法[7]三种
(1)值法 值等中
(21)
(2)均值法值等均值
(22)
(3)加权均值法赋予 权值接着 RGB等值加权均中分权值
(23)
系统选取方法加权均值法 时合理灰度图眼绿色敏感度高接着红色蓝色低Matlab中函数rgb2gray()利加权均值法公式RGB转化灰度图通程序运行效果图见图22图23示：
图22 车牌图 图23 灰度图
222图直方图
图直方图[8]图重统计特征表示图灰度级该灰度级出现频率应关系设幅图素总数[8]灰度级具第灰度级灰度素第灰度级出现概率：
（24）
直方图具性质[9]：
（1）通直方图知道具某灰度值素数素图中处什位置完全清楚直方图中考虑素灰度值考虑素位置
（2）图直方图时两图会相直方图
（3）直方图具灰度值素数通计数图形果已知图分割成区域区域直方图加起图直方图
系统利imhist（In）函数显示图直方图[8]I表示灰度图n表示灰度等级数图24示车牌区域直方图图中横轴代表灰度值轴代表该灰度值车牌区域图中出现频率
图24 车牌区域直方图
23倾斜校正
系统采取Radon变换算法进行倾斜角度计算倾斜图片进行修正水方致图利期图片分割图识
Radon变换原理[10]理解图空间投影空间点应条直线Radon变换计算图着指定方投影图素点条直线积分
例垂直方线积分投影X轴水方积分投影Y轴意角度计算投影图24说明Radon变换角度形状
图24 某角度投影
图意角度Radon变换[10]定义式：
（25）
中：
(26)
Radon变换关系图解图25：
图25 Radon变换关系
Matlab中Radon函数计算图指定角度Radon变换[11]语法格式：
中I表示灰度图theta表示Radon变换方角度[11]返回灰度图I角度theta方Radon变换R果theta标量Rtheta角度方Radon变换列量果theta矢量R矩阵列应矢量theta中角度方Radon变换果忽略掉theta默认0：179中[11]返回量表示着X’轴应坐标坐标中心点位图中心果图尺寸中心点(1015)
24图二值化
倾斜校正车牌图整体轮廓较清晰然进行图二值化二值化结果整幅图画面仅黑白二值灰度图变成二值图二值化图起真彩色图256色灰度图视觉效果更强数处理量更处理图算法相更简单提高处理效率[12]数字图处理中二值图占重位
进行图二值化部分方法基阈值根定准确定灰度值作分割阈值假设车牌图某位置灰度值等值素0表示背景值素0表示象[13]
（27）
者反象背景素关系调
（28）
Matlab中通im2bw函数图进行二值化二值化关键阈值确定设置阈值容易产生噪声设置会降低图分辨率图中非噪声信号作噪声滤掉
25图形态学操作
图形态学处理指利图结构元素移动然面二值图进行交等集合运算产生定形态变化基形态运算膨胀腐蚀[11]定义分：
（29）
（210）
膨胀运算程[11]B膨胀A结果B’位移A少非零元素相交时B参考点位置集合腐蚀运算程结构元素B移x结构元素B集合A中参考点集合膨胀运算[11]断开目标物体进行连接面积会增腐蚀运算粘连目标物分开时减目标物面积
灰度数学形态学中开闭运算定义[11]二值数学形态学中定义致bf进行开闭运算分定义：
（211）
（212）
开运算般滑轮廓掉细长突出毛刺孤立斑点断开连接目标物作腐蚀运算相似保持目标物变闭运算滑轮廓般填充细空洞裂缝连接断开目标作膨胀运算相似改变目标物
文利Matlab中bwmorph函数[8]实现二值图形态学运算格式两种：
BW2bwmorph(BWoperation)二值图BW进行指定形态学运算BW2bwmorph(BWoperationn)二值图BW1采指定形态学运算n次字符串参量operation指定形态学运算
参形态学运算参数表21
表21[8] 形态学运算参数表
参数
描述
＇bothat＇
输入图减闭运算图
＇bridge＇
连接非连通素果邻域中两非0素未连通素点设1
＇clean＇
图中孤立素（0包围1）
＇close＇
形态学闭运算
diag’
角线填充消8连通
＇dilate＇
结构元素进行图膨胀
＇erode＇
结构元素进行图腐蚀
＇fill＇
填充孤立点（1包围0）
＇hbreak＇
消H连接素
＇majority＇
3X3邻域中等超5素点素值1 该点素值置1
open’
形态学开运算
＇remove＇
移部素果素点4邻域1 该素点置0
shrink’
收缩收缩目标点收缩目标成环状中间孔洞
＇skel＇
移目标边缘素点分裂目标
＇spur＇
移孤立点
＇thicken’
粗化通目标外围增加素点加厚目标保持欧拉数变
＇thin＇
细化通素点目标孔洞变成细环线
＇tophat＇
输入图减开运算图
文利参数表中＇hbreak＇＇spur＇open’进行形态学运算图26示：
图26形态学处理
26车牌图定位
天气光牌污损摄机等原车牌图复杂背景会严重影响面图处理导致车牌定位困难车牌识中难点[14]
车牌定位[15]车牌动识系统实现关键部分车牌定位准确否 直接决定续字符分割识图处理识质量成败现车牌定位已提出方法中常基黑白图定位[16]基颜色特征算法[17]基车牌边缘检测算法[18]
基黑白图定位方法包括①基车牌特征定位方法根车牌区纹理灰度跳变等特征定位[19]基扫描行车牌区域时会产生规律起伏特点定位②基遗传算法神网络等数学工具车牌定位方法[19]该方法传统方法进行较改进具定抗噪性 计算量较
基车牌颜色特征定位方法基车牌边缘检测定位方法种根车牌颜色特征判断种根边缘特征进行车牌定位[20]车牌区域
介绍种方法优缺点假想快速准确定位车牌必须结合种方法综合考虑车牌特征文结合车牌颜色数学形态学两方面特征车牌进行定位包括车牌区域粗定位细定位两步骤利数学形态学进行粗定位利车牌颜色特征进行细定位利bwareaopen象中相干象获定位图图27图28图29粗定位细定位出结果
图27形态学处理 图28删结果 图29删反色
3车牌字符分割
31字符分割前图二值化
图二值化操作目白色表示车牌区域图中象——车牌字符黑色表示背景通设定阈值等值素0表示背景值素0表示象相反象背景素关系调系统1背景0字符象0应RGB 01应RGB255[21]车牌图二值化运原理操作程24中描述样
图31 图二值化
32 字符分割前图噪
车牌图二值化然会存缺损模糊现象图预处理程中受天气光牌污损摄机车牌图复杂背景等原影响车牌图进行分割前需进行噪处理噪处理开运算闭运算开运算[22]边边角角孤立点具滑图边界作闭运算样具滑图边界作连接间断填充空洞裂缝
结构元素B集合A先进行开运算然结果进行闭运算构成形态学噪声滤波器公式[12]描述：
（31）
系统利imopen（）imclose（）函数车牌图进行噪处理图32示噪声滤波图
图32 噪声滤波
33字符分割前图旋转
设F(ij)幅二值图素点：
（32）
中 10表示白色素点黑色素点MN分表示图行数列数
倾斜车牌图字符间距固定变倾斜车牌图字符间距变白色象素垂直方投影值然数时列[23]代表字符间距倾斜车牌图字符间距列根原理出图倾斜度
Matlab中通imrotate函数实现图旋转执行程序代码：
bwimrotate(bwqingxiejiao＇bilinear＇＇crop＇)
34字符分割前图投影
图处理中投影[24]指条直线素灰度值进行叠加组行直线投影值连成曲线反映图垂直行直线方分布特征投影法常确定象图位置尺寸等信息利图中象背景具灰度值特点寻找间缝隙
系统字符分割采垂直投影法根预处理图垂直投影图特点提出特征值车牌图先验知识特征值相结合进行字符分割利垂直投影法复杂环境汽车图中字符分割较效果特征值提出[25]预处理车牌图黑底白字二值化图作垂直投影图定义特征值 TZ取值公式：
（33）
中 nWidth表示车牌图宽度[25] proj[ i] 表示图第i 列素点灰度值λ 表示常量参数round( x)函数表示数值 x 取整特征值 TZ [25]表示意义 分割点开始 超越特征值 TZ 波峰找第满足限定条件波谷值分割点位置
35字符分割
系统根车牌投影车牌字符进行分割图分割图识基础车牌定位提取出车牌区域图分割成单字符图根垂直投影法字符间隙应投影极值投影曲线呈现波峰波谷交出现特点提取单字符
定义特征值垂直分割[25]程分成右分割左分割两相步骤中右分割算法程序流程图描述图33示
图33 右分割程序流程图
图描述中间分割点sep[3]开始右分割程左分割算法步骤右分割相方右分割左分割两步骤完成车牌图垂直字符分割分割字符图图34示：
图34 分割字符
分割连串字符串变成单字符面字符匹配识奠定基础
4车牌字符识
41车牌字符化
图采集时图素值样切割出字符会样进行匹配前必须先进行字符图化[9]图字符模板图致
假设f(xy)未化图g(x y)化图设(x0 y0)f(x y)中点(x1 y1)g(x y) 中应点w1w2分字符图原车牌图中左边缘右边缘列坐标Width模板宽度处55h1h2分字符图原车牌图中边缘边缘行坐标Height模板高度处110化公式示：
（41）
（42）
Matlab提供改变图函数imresize(ISizeModel)Model插值运算方法里选＇bilinear＇双线性插值法图41示：
图41字符化
切割字符化字符基致便解决素值致带问题利库中字符进行匹配较
42车牌字符匹配识
系统采模板匹配[26]方法进行字符识车牌字符集合较包括约50汉字26写英文字母10数字字符制成标准模板根识字符直观形象提取特征相关匹配原理进行识该方法识速度快噪点较敏感
模板匹配方法根相似度函数车牌字符标准模板图逐较选出相似度高佳匹配结果出终车牌字符中模板匹配程中采相似度函数定义：
（43）
中表示识车牌图第i行第j列素值取值01模板字符第i行第j列素值取值01宽高指矩阵中应素相相似度S标准模板识字符图应点均1素数目标准模板1点素数目值（01）间字符识步骤图42示：
图42字符识步骤
基模板匹配OCR基程：根相似度函数车牌字符标准模板图逐较选出相似度高佳匹配结果出终车牌字符识结果图43示：
图43 识结果
5实验结果分析
系统总收集样500张（全国省份车牌）逐张车牌进行识根实验结果知会出现三种情况：成功识错误识拒绝识
（a）成功识
图51示系统成功识出车牌字符：桂AM9678
(1) 原始图 （2）车牌图 （3）灰度图
（4）倾斜校正 （5）二值化 （6）形态学处理
（7）删结果 （8）删反色 （9）噪声滤
（10）垂直投影 （11）字符分割 （12）字符化
图51 成功识程
(13)识结果
(b)错误识
图52示车牌字符正确：豫JAY888系统错误识：京JAY888
（1）原始图 （2）车牌图 （3）灰度图
（4）倾斜校正 （5）二值化 （6）形态学处理
（7）删结果 （8）删反色 （9）噪声滤
（10）垂直投影 （11）字符分割 （12）字符化
图52错误识程
(13)识结果
(c)拒绝识
图53 示系统拒绝识车牌字符：陕CGD290结果车牌定位出错
（１）原始图 （２）识结果
图53 拒绝识程
通500张车牌进行识408张成功识66张错误识26张拒绝识出系统识率表51示：
表51 系统识率
识率
误识率
拒识率
实验结果
816
132
52
表知系统识率816天气光牌污损摄机等原车牌图复杂背景会严重影响面图处理车牌预处理程中利RGB色度空间图进行初次定位找出车牌区域采集车牌图素符合系统规定导致车牌定位出错车牌字符分割程中采垂直投影方法预处理中车牌图定程度倾斜样会法根字符投影找字符左右边界导致分割出字符完整出现误识率进行车牌字符识时系统采模板匹配方法先分割字符提取出根张字符图标准字符模板宽高进行处理然利图匹配原理未知字符逐模板匹配识出车牌字符分割出字符出错样导致系统识率降
6总结
文介绍基Matlab车牌分析识通四模块进行系统分析分车牌图预处理车牌定位车牌字符分割车牌字符识车牌图进行分析处理程中综合运图处理中灰度化处理图直方图图旋转倾斜校正二值化形态学处理等方法然通车牌垂直投影法车牌字符进行分割接着分割字符进行化采模板匹配方法化字符进行识终显示识结果
客观条件时间限制文研究存足方面需进步提高天气光牌污损摄机等原车牌图复杂背景会严重影响面图处理必图进行相应图复原重建改善图质量系统提取出单字符高度样宽度许差分割字符图进行处理字符图套标准字符模板进行匹配导致系统输出匹配相似度准确性高车牌存倾斜车牌字符整洁等车牌身污损情况系统采模板匹配容易产生错误识车牌识方法需进步研究
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学报2001 29(3) 4850
Analysis and Recognition of license plate images
AbstractIn intelligent transportation system analysis and recognition of license plate image is one of the very important technology and it has wide application field it has gradually integrated into our real life The main characteristics of the license of the people＇s Republic of China through the analysis of image information the research of license plate image preprocessing the three aspects of character segmentation and character recognition of license plate image of vehicle license plate image in the implementation method The integrated use of the image gray processing image histogram image rotation tilt correction two values and morphological processing of license plate image analysis and processing and through the vertical projection method for license plate segmentation of license plate character then will divide the character normalization this system is mainly used to identification of the normalized character uses the template matching method the final recognition result and data storage
Key wordThe pretreatment of license plate image License plate location Character segmentation Template matching License plate recognition
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