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1、上海交通大学 硕士学位论文 运动模糊车牌图像恢复、定位与校正的研究 姓名：杨大力 申请学位级别：硕士 专业：控制理论与控制工程 指导教师：翁正新 20080201 摘 要 5 运动模糊车牌图像恢复、定位与校正的研究 摘 要 随着计算机和数字图像处理技术的发展，车牌自动识别系统己成为智能交通 系统的重要组成部分。 运动模糊图像车牌识别系统的关键技术在于数字图像预处理技术、车牌定位 技术和智能字符识别技术。本文应用运动模糊方向和尺度检测算法、车牌定位技 术、字符分割技术、神经网络识别技术等来解决车牌识别问题。确定车牌识别的 环节与流程，根据各环节要求实现的功能，筛选方法和算法，对关键环节和算法 通
2、过实验，进行比较分析，对有关算法进行了改进或提出新的算法。 首先，基于图像的方向微分原理以及基于自相关的点扩散函数尺度鉴别的原 理，提出了求极值的优化算法，准确而迅速的鉴别出运动模糊参数(运动模糊方 向和运动模糊距离)。 其次，对基于车牌灰度分布特征的车牌定位算法作了改进，扩大了分割区域 的宽度，综合其他方法如霍夫变换等对可能产生的多个候选区域进行筛选判别， 使之对发生倾斜的车牌或者背景较为复杂的车牌图像也能正确分割。 再次，基于单应性矩阵方法研究了图像校正技术。该方法的关键问题在于边 缘检测及寻找边缘的交点。 本文针对发生倾斜或仿射形变的车牌图像的校正提出 了一种自动化的边缘提取算法。该方法
3、通过对霍夫变换得到的直线进行合并、分 类、排序等方法来自动获取图像边缘并计算相应的交点。对校正后的图像因为长 宽比例不同而产生的问题，作了分析和相应处理。该方法保留了单应性矩阵恢复 算法的方便性，同时速度更快，取得的效果也比较良好。 最后，针对字符分割，提出了一种剔除车牌边框的算法，该方法能够有效的 除去车牌图像的边框，利于后续的字符分割。 关键词: 智能交通系统,运动模糊方向,运动模糊尺度,车牌定位,单应性矩阵， 仿射形变 摘 要 6 RESEARCH OF RESTORATION, LOCATION AND CALIBRATION OF MOTION-BLURRED LICENSE PLA
4、TE IMAGES ABSTRACT The License Plate Recognition (LPR) system becomes an important part of Intelligent Traffic System(ITS) with the rapid development of computer science and digital image processing. The essential technology of the recognition of the motion-blurred images of vehicles license plate s
5、ystem lies in the digital image pretreatment technology, the plate location technology and the intelligent character recognition technology. The paper applies the identification of motion blur direction and the blur extent, the license location technology, the character division technology, the lice
6、nse character recognition technology based on BP networks to the LPR system. By considering the processes of the vehicles license plate identification, screening methods and algorithms according to the demands of each link function, the paper makes a comparative analysis of the key links and algorit
7、hms by experiments, and the related algorithms are improved or some new algorithms were put forward. Firstly, improve the identify approach for motion-blur parameters (motion-blur direction and motion-blur extent)from motion-blurred image based on directional derivation and autocorrelation method, p
8、ut forward a optimized algorithm to search the extremum, which makes the solution fast. Secondly, approved the license plate location algorithm based on the characteristic of license plate s gray-scale. Extend the width of the segmentation area and synthesize other methods such as hough transfer to
9、screen the candidate regions 摘 要 7 to make it successful in handling the declining images or images with complicated background. Thirdly, Study the image calibration based on homography matrix method. The key of this method is to detect edges and their intersections. A new automatic edge detection m
10、ethod was put forward to the calibration of license plates. This method obtains the edges of pictures and their intersections through merging, sorting and ranging based on hough transformation automatically. For the problems result from different proportions of length and width, this paper also gave
11、 an analysis and made relative processing. Simulation result shows that this method has good performance as well as preserving the convenience of homography matrix calibration. At last, to the problem of character division, an edge rejecting algorithm was put forward. This algorithm can reject the e
12、dges of vehicles license plate efficiently, which is very convenient for the following treatments. Keywords : Intelligent Traffic System，motion-blur direction, motion-blur extent, Plate Location, homography matrix, affine transformation 3上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。除文
13、中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：杨大力 日期：2008 年 2 月 18 日 4 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适
14、用本授权书。 本学位论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名：杨大力 指导教师签名：翁正新 日期：2008 年 2 月 18 日 日期：2008 年 2 月 18 日第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题的目的与意义 数字图像处理起源于 20 世纪 20 年代，最早的应用之一时在报纸业，当时图 像第一次通过海底电缆从伦敦传往纽约。那时曾引入 Bartlane 电缆图片传输系 统，把跨越大西洋传送一幅图片所需的时间从一个多星期减少到 3 个小时。早期的数字图像的例子并没有考虑到数字图像处理的结果， 这主要是因为没有设计到 计算机。事实上，数字图像处理要求非常大的存储和
15、计算能力，因此数字图像处 理领域的发展必须依靠数字计算机及数据存储、显示和传输等相关技术的发展。 第一台可以执行有意义的图像处理任务的大型计算机出现在 20 世纪 60 年代 早期，始于美国加利福尼亚的喷气推进实验室。当时有“旅行者 7 号”卫星传送 的月球图形由一台计算机进行了处理，以校正摄像机中各种类型的图像畸变。其 后，数字图像处理技术发展迅速，除了在空间及医学领域以外，它已经应用在更 广泛的范围，目前已经成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理学、 化学、生物学甚至社会科学等领域学习和研究的对象。如今图像处理技术已经给 人们带来巨大的经济和社会效益，随着计算机技术和互联网的发展，
16、将来它会在 理论更加深入的发展，在应用上亦是科学研究、社会生产乃至人类生活中不可或 缺的强有力工具。 图像复原是图像处理的重要内容，其最终目的是为了改善给定的图像。图像 复原的大部分过程是一个客观过程， 它试图利用退化现象的某种先验知识来重建 或复原被退化的图像。退化的原因有很多，比如光学系统的衍射、传感器的非线 性畸变、光学系统的相差、大气湍流的扰动效应、图像运动造成的模糊及几何畸 变等。各种退化图像的复原都可归结为一种过程，具体的说是把退化模型化。并 且采用相反的过程进行处理，以便恢复出原始图像。通常，这些方法都会涉及到 最佳的准则，它将会产生期望结果的最佳估计。 天文成像领域是数字图像恢复技术在工程界的一个重要应用。由于受到射线第一章 绪 论 2 及大气的影响产生退化，再加上飞船的速度远大
