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1、北京工业大学 硕士学位论文 基于数字图像处理的车牌识别系统 姓名：王大印 申请学位级别：硕士 专业：运筹学与控制论 指导教师：吕宏伯;张方 2003.5.1 摘要 “机动车牌照识别系统”( V L P R S v e l l i c l e “c e n s eP l a t eR e c o g n j t i o nS y s t e m ) 是北京市公安交通管理局主持开发的重大技术改造项目，其目的是实现北京市交 通的智能管理。本文解决了实现该系统的关键技术问题，为该系统的实现铺平了 道路。 本文应用线窗口、差分算子、m i n 算子、模糊数学、数学形态学等技术手段 完成了车牌的精确定位，
2、应用水平投影、局部最小值等方法完成了车牌字符的分 割，应用神经网络感知机等技术解决了字符识别的问题，开发出实用的算法。在 实际的车牌识别中，本文所提出的算法具有速度快，识别能力强的优点。 常用的定位算法均是对全图进行处理，而在实时监控系统中这些算法根本不 能满足实时的要求，本文所提出的粗定位算法大大减少了运算量，从根本上解决 了这个问题。针对车牌字符图像的变形、非均匀光照、强噪声干扰等条件，本文 提出了一种基于神经网络感知机的字符识别方法，该方法具有网络结构简单，识 别速度快，抗干扰能力强，识别率高等诸多优点。 本文成功地解决了实时交通流中车牌识别的问题，所提出的算法准确、高效。 并在文章的最
3、后给出了几种最新算法，并且对后续工作的前景进行展望，提出了 自己的观点。 关键宇车牌识别；车牌定位；线窗口；差分算子：模糊数学；数学形态学 人工神经网络 A b s t r a c t 【I l o r d e rt or e a l i z et h e i n t e l l i g e n tm a l l a g e m e n t o f 仃a 街cf o r B e 埒i n g ， V L P R S ( v e h j c l e L i c c n s eP l a t e R e c o 口i t i o nS y s t e m ) i s a n i m p o r t
4、 a n tt e c h n 0 1 0 9 y i n n o V a t i o np r o j e c td e V e l o p e d b yB e 巧i n gP u b l i cS e c 嘶t yT r a m cM a l l a g e m e n tB u r e a u T 扯sp a p e rs o l v e sa l lt h e 嘶t i c a l t e c h n o l o g yp r o b l e m si n 协es y s t c 】na n dp a v e st h ew a y f o rt l er c a l i z a t
5、 i o no f V L P R S T h i sp 印c ru s et e c h I l i q u e so f1 i n e a rw i n d o w s ，d i f 诧r e m i a l o p e r a t o r ，m i no p e r a t o r ， F l I z z y 。M a t h 锄a t i c s a n dM a t h e m a t i c a l M o r p h o l o g y t o c o m p l e t e t h e p r e c i s e O r i e n t a t i o no f1 i c e
6、n s e p l a t e ，a n d u s eh o z o n t a l p r o j e c t i o n a r I dl o c a l 一l e a s tv a l u e t e c h n i q u e st oc o m p l e t em es e g m e n t e do fm ec h a r a c t e r s ，a I l dt 1 1 eA r t i 丘c i a lN e u r a l N e M o r kt e c h n o l o g yi s 印p l i e dt oc o m p l e t et h ec h a
7、r a c t e rr e c o 盟i t i o n T h ep r a c t i c a l a I g o r i 岫i sd e s i g n e d h 1t l l ep r a c t i c a l l i c e n s er e c o g n i t i o n ，i ti sf 抽ta n d v a l i d A l lo f t h eo r i e n t a t i o na l g o r i 血m sw h j c hw e r ec o m m o nu s e dd e a lw i t ha Ht h ed a C a i nm e i m
8、 a g e ，b u tt h Q s ec a n tm e e tt h en e e do fr e a l t i m ei nr e a l 一t 曲et m m cf l o 砒T M s p 印e rg i V ear o u 曲l yo r i e n t a t i o na l g o r i t l l r nw h i c hs h a r p l yd e c r e a s eo p e r a t i o nt i m e 1 1 1 r e g a r dt ot h ed e f o m e dc h a r a c t e ro f t h e1 i c
9、e n s ep l a t ea 1 1 dm ev 撕e di l l u m i n a t i o na n d s 仃0 n gn o i s ed i s t I l l b a n c ec o n d i t i o I l s ，t h i sp 印e rp u tf b n v a r dac h a r a c t e rr e c o 口i t i o n m e t h o db a s e do nm eA n i f i c i a lN e u r 出N e t w o r kw 1 1 i c hh a s m a n y m 甜t s ，s u c ha s
10、m g h l y a J l t i i n t e r f h e n c eq u a l i t y ，l l i g h l y r e c o g r I i t i o nr a t e T h i s p a p e r s o l V et h e r e c o 鲫i o no fl i c e n s ep l a t e i nr e a l t i n l et r a m cn o w s u c c e s s f u l l y t h ea I g o d t h mp m p o s e di sa c c l l r a t ea r l de f r e
11、 c t i v e A tt h ee n do fm ea r t i c l e ， t h i sp a p e ri n 嘶d u c e st h er e c e n ta d V a n c e dm e m o d sa I l dt h ep r o s p e c t so ft 1 1 ef 0 1 l o w i n g w o r k K e yW o r d s ：L i c e n s ep l a t er e c o g n i t i o n ；O r i e n t a t i o n o fl i c e n s e p l a t e ；1 i n
12、e a r w i n d o w s ； d i 髓r e n t i a l 叩e T a t o r ；F u z z y - M 砒幢m a t i c s ；M a t h e m a t i c a lM o r p h o l o g y ； A m f i c i a IN e u r a lN e t w o r k U 第1 章绪论 第1 章绪论 基于软件的车辆牌照识别系统是应北京市交通管理中心的要求而提出的，目 标是实现北京市交通管理的智能化。该系统可分为车辆牌照的定位子系统和车辆 牌照的字符识别子系统两大部分。 汽车牌照自动识别系统( V L P R S ) 是对由公路
13、上配置的摄像头拍摄的视频流 进行数字处理与分析，综合应用大量的图像处理最新成果，数学形态学方法以及 神经网络对汽车图像进行平滑、二值化、模糊处理、边缘检测、图像分割、开运 算、闭运算、区域标识等多种手段以提取车牌区域，进而对提取的车牌区域进行 归一化将其转化为符合要求的( O ，1 ) 矩阵，再使用神经网络感知机对其进行识 别，从而达到对汽车牌照的精确定位并最终完成牌照的识别。 1 1背景 随着私有车辆的增多，公路上的车辆超速、超载以及日常丢车的现象越来越 严重，据报载北京每天就有几十辆车报失；同时在高速公路的收费口，由于目前 采用手工收费的方式，速度缓慢，造成了车辆的阻塞，有时排队等候的车辆
14、可达 数百米，大大降低了高速公路的利用率。交通犯罪率的逐年攀升，严重影响了社 会的安定和人们的日常生活，而城市尤其是大中城市的公路交通管理变得越来越 复杂，智能交通管理系统的设计和实施因而受到人们和政府的重视。该系统可用 于公路路口、停车场、高速公路收费站、以及收费路段( 如隧道) 等场合，通过 对所经过的车辆的自动跟踪识别，实现交通管理的智能化。 目前，世界各国都在进行适用于本国车辆牌照的系统的研究，美、日、韩等 国现在已有了一些相应系统的问世，但这些系统无一例外的都是基于传感器的。 引进和使用这些系统不仅费用高而且由于各国的车牌和实际的交通环境不同，引 进的系统无法满足我国城市的需求。 本
15、系统采用全软件的设计，投资小灵活性高，很适合我国的国情，同时系统 的实现对抑制交通犯罪和促进城市现代化建设均有重大意义。 北京工业大学理学硕士学位论文 1 2 当前的研究现状 汽车车牌识别属于人工智能、模式识别、智能控制和数字图像处理等领域， 是门涉及数学、计算机科学、自动化技术和电子工程技术的边缘学科。 早在五十年代人们就开始了印刷体字符识别的研究，在以后的三十年中不断 有些不太成熟的软件出现。随着计算机硬件技术的飞速提高，到了八十年代后 期，字符的快速识别成为可能。九十年代初，大量的O C R 方面的论文和系统见 诸于世，s P 鹰，正E E 在这一方向也曾举行过多次会议，大大推动了该方向
16、的研 究，所有这些研究为车牌的识别提供了理论上的指导。目前离线的文字字符识别 产品已大量问世，有代表性的国内外系统和研究小组有： 美国E x p e n r i s i o n 的R T K ( R e c o g r n i t i o nT o o l 鼬t s ) ： 美国纽约州立大学b u 蹦。分校的c e d a r 研究中心； 加拿大C o n c o r d i a 大学的C e n p 锄i 实验室； 日本东芝的T e x t r e a d e r ； 法国的银行支票识别系统。 国内有清华大学电子系、清华大学计算机系、北京信息工程学院、北京邮电 大学信息系、沈阳自动化所、中自汉王和清华紫光的O C R 产品等。 目前，基于计算机处理和图像识别的车牌识别方法与上述离线的文字字符识 别不同，它对实时性要求较高，因此必须解决一个关键问题即识别速度问题。事 实上，很多因素导致实际的车牌自动识别系统计算量大，如复杂的背景和车型、 变化的天气和光线、高速的车辆、大的车流量等条件下获取的图像帧多，图像模 糊，图
