1、本科生毕业设计（论文）题 目：车牌识别算法的研究与实现姓 名： 学 号： 系 别： 专 业： 年 级： 指导教师： 2015 年 3 月 20 日华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文）独创性声明本毕业设计（论文）是我个人在导师指导下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。特此声明。论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明本人完全了解华侨大学厦门工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印
2、、缩印、数字化或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名： 指导教师签名： 日期：I车牌识别算法的研究与实现摘要随着我国经济的快速发展，社会信息化程度日益提高，智能化、自动化已经开始成为各个行业发展的方向，这使得智能交通系统(Intelligent Transportation System，简称ITS)成为研究的热点领域，受到了广泛的关注。车牌识别技术集成了模式识别技术和计算机视觉技术，其目的就是在无需为车辆加装其他特殊装置的情况下实现对车辆的自动监测，以提高管理效率与水平，节省人力、物力，实现车辆管理的科学化、规范化，从而给交通系统的自动管理提供了极大的方便，车牌
3、自动识别技术在智能交通系统中具有重要的应用价值。在车牌识别系统中，首先要将车牌从所拍摄的图像中分割出来，这是进行车牌字符识别的重要步骤，定位是否准确直接影响车牌识别效果。车牌识别的目的是对摄像头获取的汽车图像进行预处理,确定车牌精确位置,提取车牌上的字符串，并对这些字符进行识别处理,用文本的形式显示出来。本次论文主要对车牌的定位做了比较详细的研究。 本文结合前人已有技术经验的分析和研究，根据车牌图像特点，从车牌识别算法关键环节包括数字图像预处理，车牌定位，字符分割，字符识别等四部分一一进行了分析研究，设计了一套车牌识别算法的研究与实现方案并通过系统加以实现。本文采用一种基于MATLAB的车牌识
4、别算法系统的实现方法，适应性强，实时性好。关键词：MATLAB，图像处理，车牌定位，字符分割，字符识别华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文）IIResearch and implementation of license plate recognition systemAbstractWith the rapid development of our economy and the increasingly of social informationization, intelligent, automation has become the development direction of t
5、he industry, which makes the intelligent transportation system (ITS) becomes the focus of study and the majority of attention. The license plate recognition technology integrated pattern recognition and computer vision technology,the purpose is to realize the automatic monitoring of the vehicle with
6、out the need to install other special devices for the case of a vehicle, in order to improve the efficiency and level of management, save manpower and material resources, to achieve traffic management scientific, standardized,thus providing a great convenient for automatic management of traffic syst
7、em, automatic license plate recognition technology has important application valuein intelligent transportation system.In the license plate recognition system, first of all to the license plate segmentation from the photographed images, this is an important step in license plate character recognitio
8、n,positioning a direct impact on the accuracy of license plate recognition effect. The purpose isfor car license plate recognition camera to obtain images preprocessing, determine theprecise location of license plate, license plate extraction on the string, and the characterrecognition processing, d
9、isplayed in the form of text. This paper mainly studies thepositioning of the plate in detail.Analysis and Research on the previous technical experience in this paper, according to the characteristics of license plate image, including digital image preprocessing, the key part of license plate recogn
10、ition algorithm of license plate location, character segmentation,character recognition etc. four part one one is analyzed, designed a new brand of generalrecognition and implementation scheme and implemented by system. This paper adopts amethod, the algorithm of vehicle license plate recognition sy
11、stem based on MATLAB has strong adaptability, good real-time performance.Keywords: MATLAB，image processing， license plate location，character segmentation，character recognitionIII目 录第 1章 绪 论 .11.1 研 究 背 景 .11.2 研 究 意 义 .21.3 研 究 内 容 .21.4 论 文 组 织 .3第 2章 车 牌 识 别 基 本 理 论 .42.1车 牌 识 别 简 述 .42.2车 牌 识 别 系
12、 统 原 理 及 方 法 简 述 .4第 3章 车 牌 图 像 预 处 理 .63.1图 像 灰 度 化 .63.2图 像 增 强 .73.2.1直 方 图 均 衡 化 .83.2.2中 值 滤 波 .83.3边 缘 检 测 .9第 4章 车 牌 定 位 与 字 符 分 割 .114.1引 言 .114.2车 牌 区 域 基 本 特 征 .114.3车 牌 定 位 方 法 .114.3.1基 于 数 学 形 态 学 的 定 位 方 法 .124.3.2基 于 边 缘 检 测 的 定 位 方 法 .134.3.3车 牌 区 域 的 提 取 .144.4车 牌 二 值 化 处 理 .144.5车
13、牌 图 像 的 字 符 分 割 .154.5.1基 于 聚 类 分 析 的 字 符 分 割 算 法 .154.5.2基 于 连 通 域 的 字 符 分 割 算 法 .164.5.3基 于 投 影 的 字 符 分 割 算 法 .16第 5章 字 符 识 别 .185.1基 于 神 经 网 络 的 识 别 算 法 .185.1.1人 工 神 经 网 络 介 绍 .185.1.2基 于 BP神 经 网 络 的 字 符 识 别 算 法 .185.2基 于 模 板 匹 配 的 识 别 算 法 .195.2.1模 板 匹 配 的 原 理 .20华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文）IV结 论 .22参 考
14、文 献 .23谢 辞 .25附 录 英 文 资 料 翻 译 .26中 文 翻 译 .30车牌识别算法的研究与实现1第 1 章 绪 论1.1 研究背景随着计算机、通信技术、计算机网络技术在人们日常生活中的不断发展和应用，带来了快速的经济发展，我们的社会逐步从工业化时代向信息化时代转变，城市规模也日益增大，人们对交通状况的要求也越来越高，在交通硬件取得了很大成就的同时，交通类软件的发展也引起了人们的广泛重视。作为现代社会主要交通工具之一的汽车，在人们的生活中和工作中得到越来越多的使用。如何更较有效的管理车辆显得越来越重要。人们更多地将图像信息的自动检测，自动识别技术运用到生活的方方面面，带来更多的
15、方便。随着 21 世纪经济全球化的到来，高速度、高效率的生活节奏，使车辆普及成为必然的趋势，交通拥挤和堵塞现象日益严重，交通管理自动化越来越成为亟待解决的问题。智能交通系统 1(Intelligent Transportation System，简称 ITS)正是解决这一问题的有效途径，它已经成为当前交通管理的方向，其主要思想就是以缓解道路堵塞和减少交通事故，提高交通利用者的方便、舒适为目的，利用计算机技术、通信信息技术、定位系统和智能化分析与交通系统对传统交通运输系统进行进一步智能化的改造。LTR 系统可以广泛应用于出入控制、电子收费、停车场车辆管理和公路流量监控等需要进行车牌识别的场合；特
16、别是实现不停车收费的技术用在高速公路的收费系统中来提高公路系统的运行效率，LTR 系统具有了不可替代的作用。发达国家很早就把智能交通系统当作当今交通运输领域的前沿课题进行研究，并提出了一系列研究执行方案，其核心目的就是针对日益严重的环境保护压力和交通需求，利用计算机对现有交通资源进行合理地优化配置，实现自动化和自能化的道路交通管理，增强道路安全，抑制交通堵塞，提高运输效率，让人们拥有便捷、舒适、安全的交通环境。基于计算机视觉图像处理及模式识别技术越来越受人们的关注，这位智能交通管理系统的研究和实际应用提供了良好的契机。在模式识别领域中车牌识识别系统是一个涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、软件
17、工程等多方面的技术融合，由于系统研究技术的复杂，车牌识别实际只得到了初步的应用。但车牌号码的识别已成为智能交通系统的重要组成部分，主要功能是从视频监控中分析并且处理采集到的图像，来捕捉到含有汽车牌照的有关信息，依次对车牌图像中的车牌具体位置进行定位，定位后的车牌图像做进一步字符分割，最后对分割后的字符进行准确的识别，从而提取出车牌照的完整信息。华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文）21.2 研究意义车辆牌照识别(License Plate Recognition，LPR)技术是模式识别技术和计算机视觉在交通领域应用的重要研究课题之一，现代智能交通系统 (Intelligent Transport
18、ation System，ITS)，是实现交通能够智能化管理的重要环节，其任务是处理和分析车牌图像，自动识别汽车牌号。其潜在市场应用价值极大，有能力产生巨大的社会效益和经济效益。然而现代化交通系统不断提高的快节奏，将对车牌定位的准确率和实时性提出更高的要求，因而进一步加深车牌定位的研究是非常有必要的。车牌定位技术是车牌自动识别系统中最关键的技术，如果不能准确地在车牌图像中找到车牌位置，后续车牌图像的字符分割和字符识别工作就不能顺利进行。到目前的车牌定位方法大多局限在只有单一车辆所监视的区域的情况，但在日常生活中，比如城市要道的监视与监控、多车道公路路口的监视、车载监控系统，这些交通区域通常情况
19、下都是比较复杂，采集到的图像信息或所监控的区域一般会同时出现两辆或两辆以上的车牌，背景也是较为复杂。这样情况的算法和处理方法目前相对较少，此外，在保证车牌定位的精确度同时，提高定位的速度也是系统改进的途径之一，设计出简单实用的车牌识别系统推向小型小区的停车场，有操作简洁、管理方便的优点，针对其进行深入探讨具有一定的研究意义和市场前景。1.3 研究内容为满足车牌定位系统对速度和定位精确度的需求，本文总结了车牌识别技术的历史，分析了车牌识别的研究现状，正对存在问题和意义提出了本设计的新方案。采用改进的投影法对定位后的车牌图像进行字符分割，最后通过模版匹配来实现车牌字符识别。本文研究内容主要包括：图
20、像预处理车牌定位字符分割字符识别四个部分。主要工作内容如下：(1)整理和总结国内外车牌识别技术的发展现状及成果，系统的介绍了我国车牌的特性，指出我国车牌技术的难点。(2)对现有车牌定位系统中采用边缘检测算子的算法进行分析，在保证图像检测效果的前提下，大大降低了检测牌照准确位置环节的时间损耗。结合现有较为成熟的定位技术与边缘检测算子实现车牌的快速定位。(3)利用车牌的几何特征和车牌颜色特征，对伪车牌进行准确地剔除，有效的解车牌识别算法的研究与实现3决在基于数学形态学方法定位时生成的多余区域问题。(4)对定位后的车牌区域中的字符进行归一化处理和切分然后做车牌字符分割，其中车牌的二值化和图像增强对于
21、字符的切分和识别是非常重要的。(5)对分割出来的字符进行预处理（二值化、归一化），然后分析提取，对分割出的字符图像进行识别给出文本形式的车牌号码。1.4 论文组织本文主要讨论的是车牌识别系统算法的研究和实现，全文结构按照由理论到算法再实现的过程进行安排，本文共分为五章，内容框架如下：第 1 章为绪论。介绍了车牌识别系统的背景和研究意义，对车牌自动识别系统做了概述，并对国内外车牌识别技术研究现状进行了综述，本章最后给出了论文的章节安排。第 2 章介绍了车牌识别的方法。包括车牌识别常用方法和本文所采用的方法。第 3 章介绍图像预处理的方法。车牌图像预处理的灰度变换、图像增强、边缘检测及二值化。第
22、4 章 介绍车牌定位和字符分割的算法。车牌定位方法的研究，首先对车牌物理结构和特征进行了研究和分析，接下来对现有车牌定位方法进行了简要的总结和分类。牌照的字符分割研究，对现有的分割方法进行了简要叙述，详细介绍了基于投影法的字符分割过程，并对实验结果进行了分析和总结。第 5 章为介绍字符识别算法。简要介绍了车牌识别的常用方法，接着详细阐述本文着重研究了基于模板匹配的车牌识别方法。华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文）4第 2 章 车 牌 识 别 基 本 理 论2.1 车牌识别简述牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。可以分为硬件部分和软件部分，
23、硬件部分主要完成车辆图像的摄取采集，软件部分主要是完成对采集到的车牌图像进行牌照定位、车牌字符分割与字符识别等工作，这部分研究工作较为复杂。其硬件基础一般包括触发设备（监测车辆是否进入视野）、摄像设备、车牌图像采集设备、识别车牌号码的处理器等，其软件工作主要是图像预处理、车牌定位算法、字符分割算法和字符识别算法四个部分。整个车牌识别系统的核心是软件部分的工作，能否通过牌照对车辆进行有效管理，很大程度上取决于软件部分识别车牌的准确性。车牌识别系统是对拍摄的车牌图像进行处理，定位出牌照准确位置，再将牌照中的字符分割出来进行识别，然后组成牌照号码输出。车牌识别算法中主要的部分是：图像预处理、车牌定位
24、、字符分割、字符识别四个环节。2.2 车牌识别系统原理及方法简述一个典型的 LPR系统是由车辆检测、图像采集、车牌处理等系统构成的。其中，车辆检测模块一般使用地感应线圈，主要的作用是用于检测当前有没有车辆通过。随着视频的检测技术水平提高，视频流的检测系统已经得到越来越广泛的使用。车牌图像的采集部分包括当前光线不足时自动光源的补足和 CCD摄像头，以确保拍摄到车牌图像的清晰度。车牌识别软件部分主要由计算机来实现，完成对车牌图像的图像预处理、车牌定位、字符分割和字符识别，其中车牌的定位是整个系统中最重要、最核心的部分，它直接影响到后续的字符分割和识别是否正确。车牌识别系统主要分为两大类，基于彩色空间与基于灰度空间的系统。前者优点在于其包含信息更加丰富，识别率更高；而后者则由于图像的简洁而计算速度更快，实时性更高。在整个车牌系统中，车牌的定位是其中的重点与难点，直接关系到后面字符分割与识别的成败。车牌识别技术是基于计算机图像处理为基础，通过对原始图像的预处理，对车牌进行定位，然后再对字符进行分割，最后对分割出的字符进行识别，再输出识别的结果 2。车牌识别系统的流程图如图 2-1所示
