模式识别车牌识别new.doc

1、1模式识别论文题 目： 关于模式识别在车牌识别应用综述 姓 名： 学 院： 电子信息与自动化学院 专 业： 电气传动控制技术 学 号： 指导教师： 2关于模式识别在车牌识别应用的综述摘 要随着经济的发展，机动车辆日益普及，公路交通事业迅速发展，传统的人工管理方式已经越来越不能满足实际工作的需要，车辆识别技术作为智能交通系统的一个重要方向逐渐受到人们的重视。车牌照识别是车辆检测系统中的一个重要环节，它在交通管理中占有重要的地位，有着多种应用。研制能够自动实时地检测车辆经过和识别汽车牌照的智能车型车牌识别的交通管理系统，可以被广泛地应用于高速公路自动收费，闯红灯电子警察，停车场安全管理，肇事、嫌疑

2、、被盗车辆的追踪、定位等。该系统是在交通监控的基础上，引入了数字摄像技术和计算机信息管理技术，采用先进的图像处理、模式识别和人工智能技术，通过对图像的采集和处理，获得更多的信息，从而达到更高的智能化管理程度。一个典型的车型车牌识别系统主要包括图像采集、图像处理、牌照切分、字符识别、近端或远端数据库等工作模块。本文介绍了车牌识别的发展及应用；研究了车牌定位和字符识别的基本方法。关键词：车牌识别；图像处理；模式识别；人工智能；31 绪论1.1 课 题 研 究 的 背 景中 国 的 汽 车 工 业 发 展 迅 速 ， 进 入 21 世 纪 后 ， 发 展 势 头 更 加 强 劲 ， 中 国 连 续

3、多 年卫 冕 全 球 最 大 的 汽 车 生 产 国 和 消 费 国 ， 目 前 机 动 车 保 有 量 超 过 5000 万 辆 。 汽 车 己 经成 为 中 国 经 济 增 长 的 一 大 引 擎 ， 产 业 结 构 升 级 的 推 动 器 。 然 而 随 着 我 国 汽 车 拥 有 量 和 公路 里 程 的 增 加 ， 多 重 问 题 也 随 之 出 现 :车 辆 管 理 难 度 加 大 ， 各 种 违 章 问 题 显 现 ， 环 境 污染 加 重 。 车 牌 识 别 的 的 目 标 是 缓 解 交 通 运 输 管 理 、 出 行 安 全 、 环 境 污 染 和 交 通 拥 堵 这 四大

4、 问 题 1。最 基 本 的 信 息 包 括 :道 路 流 量 、 路 况 、 占 有 率 等 道 路 使 用 信 息 :资 源 分 布 、 分 配 、一 可 用 性 等 资 源 信 息 :车 牌 号 码 、 颜 色 、 车 型 等 车 辆 信 息 ;驾 驶 执 照 、 违 章 记 录 等 人 员信 息 。 上 述 基 本 信 息 的 高 效 采 集 和 快 速 传 递 是 智 能 交 通 系 统 的 核 心 实 现 目 标 。 其 中 ， 车牌 号 码 唯 一 代 表 一 部 车 辆 ， 通 过 车 牌 号 码 可 以 追 踪 到 车 型 、 驾 驶 员 、 违 章 记 录 等 。 为 了自

5、 动 获 得 车 牌 号 码 ， 车 牌 识 别 应 运 而 生 。车 牌 识 别 是 数 字 图 像 处 理 与 模 式 识 别 术 在 智 能 交 通 领 域 中 的 重 要 研 究 课 题 。 车 牌识 别 系 统 使 用 了 图 像 处 理 中 的 光 学 字 符 识 别 技 术 来 识 别 车 牌 ， 它 可 以 用 来 存 储 由 摄 像 头抓 拍 下 来 的 图 片 、 识 别 出 来 的 车 牌 号 和 驾 驶 员 的 照 片 。 可 以 使 用 现 有 的 闭 路 电 视 ， 或 者道 路 监 控 摄 像 头 ， 也 可 以 专 门 定 制 进 行 车 牌 检 测 和 识 别

6、 的 设 备 。 车 牌 识 别 技 术 己 经 成 为当 代 智 能 交 通 领 域 中 研 究 的 热 点 。车 牌 检 测 与 识 别 是 理 论 的 聚 集 地 ， 只 有 运 用 众 多 高 效 的 数 字 图 像 处 理 技 术 和 模 式 识别 思 想 刁 一 能 开 发 出 高 可 靠 性 、 高 识 别 率 的 系 统 ， 抓 住 广 阔 的 智 能 交 通 市 场 ;因 此 车牌 检 测 与 识 别 技 术 兼 备 理 论 价 值 和 潜 在 的 巨 大 市 场 价 值 。1.2 车牌识别技术的研究现状自 20 世 纪 80 年 代 提 出 车 牌 识 别 技 术 以 来

7、， 人 们 己 经 对 其 进 行 了 广 泛 的 研 究 ， 其主 要 途 径 就 是 对 车 牌 的 图 像 进 行 分 析 ， 自 动 提 取 车 牌 信 息 ， 确 定 汽 车 牌 号 。 这 个 阶 段 的研 究 并 没 有 形 成 完 整 的 系 统 体 系 ， 而 是 就 车 牌 识 别 中 的 某 一 个 具 体 问 题 进 行 讨 论 ， 并 且通 常 是 采 用 简 单 的 图 像 处 理 技 术 来 解 决 。 识 别 过 程 是 使 用 工 业 电 视 摄 像 机 拍 下 汽 车 的 正前 方 图 像 ， 然 后 交 给 计 算 机 进 行 简 单 处 理 ， 并 且

8、最 终 仍 需 要 人 工 干 预 。 进 入 20 世 纪490 年 代 后 ， 随 着 计 算 机 视 觉 (ComputerVisionTchnology)的 发 展 和 计 算 机 性 能 的 提 高 ，开 始 出 现 车 牌 识 别 的 系 统 化 研 究 。 中 国 、 美 国 、 日 本 、 法 国 等 国 家 相 继 投 入 大 量 的 人 力 、物 力 进 行 应 用 研 究 。 近 几 年 以 来 ， 计 算 机 及 其 相 关 技 术 发 达 的 一 些 国 家 开 始 探 讨 用 人 工神 经 网 络 技 术 和 遗 传 算 法 解 决 车 牌 的 自 动 识 别 问

9、题 。 同 时 开 始 研 究 车 牌 识 别 的 实 时 性 要求 ， 使 得 车 牌 识 别 系 统 进 入 实 用 化 阶 段 。汽 车 牌 照 识 别 技 术 (Lieense Plate Recognition， LRP)在 国 外 起 步 较 早 ， 一 些 实 用 的LRP 系 统 也 开 始 应 用 于 车 流 监 控 ， 出 入 控 制 ， 电 子 收 费 等 场 合 。 ARGUS 英 国Alphatech 公 司 的 图 像 部 于 80 年 代 中 期 开 始 研 制 名 为 RGUS 的 车 牌 自 动 识 别 系 统 。可 处 理 黑 白 或 彩 色 图 像 ， A

10、RGUS 的 车 牌 识 别 时 约 为 100 毫 秒 ， 通 过 ARGUS 的 车速 可 达 每 小 时 100 英 里 ； 新 加 坡 的 Optasia 公 司 研 制 的 VLPRS 系 统 ， 适 合 于 新 加 坡的 车 牌 ； 香 港 的 亚 洲 视 觉 公 司 的 车 牌 识 别 产 品 VECON 适 用 于 香 港 制 式 的 车 牌 。 另 外日 本 、 加 拿 大 、 德 国 、 意 大 利 、 英 国 等 发 达 国 家 也 都 有 适 用 本 国 车 牌 的 车 牌 识 别 系 统 。从 识 别 原 理 上 有 模 板 匹 配 ， 支 持 向 量 机 的 分 类

11、 器 ， 基 于 特 征 的 分 类 器 ， 人 工 神 经 网 络 分类 器 ， 粗 糙 集 分 类 器 ， 聚 类 分 析 等 方 法 2。国 内 不 少 学 者 也 在 进 行 车 牌 识 别 方 面 的 研 究 ， 实 验 室 方 面 ， 西 安 交 通 大 学 的 图 像 处理 和 识 别 研 究 室 、 上 海 交 通 大 学 的 计 算 机 科 学 和 工 程 系 、 清 华 大 学 人 工 智 能 国 家 重 点 实验 室 、 浙 江 大 学 的 自 动 化 系 等 在 车 牌 识 别 方 面 有 各 自 独 立 的 研 究 ， 并 取 得 了 一 定 的 成 绩 。52 模式

12、识别理论2.1 模式识别理论模 式 识 别 诞 生 于 20 世 纪 20 年 代 ， 随 着 40 年 代 计 算 机 的 出 现 ， 50 年 代 人 工 智 能的 兴 起 ， 模 式 识 别 在 60 年 代 迅 速 发 展 成 一 门 科 学 3。广 义 地 说 ， 模 式 识 别 是 存 在 于 时 间 和 空 间 中 可 观 察 的 事 物 ， 如 果 我 们 可 以 区 别 它们 是 否 相 同 或 是 相 似 ， 都 可 以 称 之 为 模 式 。 如 ， 汉 字 “大 ”可 以 有 多 种 写 法 ， 但 是 它们 都 属 于 同 一 类 。 模 式 识 别 的 作 用 和

13、目 的 就 在 于 而 对 某 一 具 体 事 物 时 将 其 正 确 归 入 某 一类 别 。 如 果 给 每 个 类 别 命 名 ， 并 且 用 特 定 的 符 号 来 表 达 这 个 名 字 ， 那 么 模 式 识 别 可 以 看成 是 从 具 有 时 间 和 空 间 分 布 信 息 向 着 符 号 所 作 的 映 射 分 类 决 策 。2.1.1 模 式 识 别 系 统 的 组 成基 于 基 本 统 计 方 法 的 模 式 识 别 系 统 主 要 由 4 个 部 分 组 成 :1.数 据 获 取 。 通 过 测 量 、 采 样 和 量 化 ， 可 以 用 矩 阵 或 向 量 表 示 二

14、 维 图 像 或 一 维 波 形 ，以 便 用 计 算 机 处 理 、 保 存 。2.预 处 理 。 主 要 目 的 是 去 除 噪 声 ， 加 强 有 用 的 信 息 ， 并 对 输 入 测 量 仪 器 或 其 他 因 素所 造 成 的 退 化 现 象 进 行 复 原 。3.特 征 提 取 和 选 择 。 无 论 识 别 过 程 还 是 学 习 过 程 ， 都 要 对 研 究 对 象 固 有 的 、 本 质 的及 重 要 的 特 征 或 属 性 进 行 量 测 并 将 结 果 数 值 化 或 将 对 象 分 解 并 符 号 化 ， 形 成 特 征 矢 量 或符 号 串 、 关 系 图 ， 从

15、 而 产 生 代 表 对 象 的 模 式 ， 模 式 类 中 的 个 体 在 有 些 场 合 中 也 称 为 样 本 。用 于 学 习 与 训 练 的 样 本 的 类 别 应 是 己 知 的 。4.分 类 决 策 。 在 特 征 空 间 中 用 统 计 方 法 把 被 识 别 对 象 归 为 某 一 类 别 。图 2-1 模式识别的系统组成 63 车牌识别系统的组成3.1 车 牌 识 别 系 统 的 组 成车 牌 识 别 技 术 作 为 数 字 图 像 处 理 与 模 式 识 别 技 术 在 智 能 交 通 领 域 中 的 重 要 研 究 课 题 ，广 泛 应 用 于 小 区 停 车 管 理

16、、 公 路 收 费 和 交 通 管 理 等 各 个 领 域 ， 具 有 较 高 的 理 论 价 值 和 一定 的 实 用 价 值 。车 牌 识 别 技 术 目 前 存 在 的 问 题 是 弱 光 或 者 反 光 、 车 牌 污 损 、 颜 色 漂 移 和 复 杂 背 景 下的 车 牌 定 位 率 低 ;字 符 分 割 的 自 适 应 力 不 足 ， 对 断 裂 或 者 粘 连 字 符 的 分 割 效 果 不 佳 ;笔划 不 规 则 、 残 缺 的 汉 字 识 别 率 低 等 。 在 分 析 和 总 结 了 现 有 车 牌 检 测 与 识 别 技 术 的 基 础 上 ，提 出 了 完 整 的 车

17、 牌 检 测 与 识 别 技 术 方 案 ， 有 效 缓 解 目 前 算 法 存 在 的 问 题 。 车 牌 识 别 主 要包 括 以 下 几 个 方 面 4:1.车 牌 定 位 。 针 对 光 线 差 、 车 牌 污 损 等 问 题 ， 采 用 自 定 义 边 缘 检 测 算 子 增 强 车 牌纹 理 对 比 度 ;融 合 纹 理 特 征 和 车 牌 RGB 颜 色 特 征 ， 解 决 颜 色 漂 移 和 复 杂 背 景 干 扰 ;利 用区 域 重 心 法 实 现 车 牌 精 确 定 位 。 实 验 证 明 提 出 的 车 牌 定 位 算 法 在 自 然 条 件 下 的 定 位 率 可以 达

18、 到 97%以 _上 。2.车 牌 字 符 分 割 。 以 PCA 算 法 校 正 车 牌 ， 再 利 用 车 牌 高 度 和 垂 直 投 影 得 到 的 波 峰波 谷 计 算 自 适 应 字 符 宽 度 ;结 合 车 牌 字 符 规 格 的 先 验 知 识 ， 从 中 间 波 峰 开 始 分 析 字 符 的断 裂 和 粘 连 状 态 ;在 完 成 波 峰 字 符 概 率 计 算 基 础 上 选 择 概 率 最 大 的 7 个 连 续 波 峰 作 为 分割 字 符 。 在 复 杂 情 况 下 的 字 符 分 割 率 达 到 92%， 较 好 解 决 了 字 符 分 割 中 的 断 裂 、 粘

19、连等 问 题 。3.车 牌 字 符 识 别 。 构 建 标 准 汉 字 和 半 字 模 板 库 ， 将 待 识 别 字 符 与 模 板 进 行 相 与 、异 或 运 算 提 取 汉 字 特 征 ， 以 自 定 义 的 匹 配 算 子 进 行 模 板 匹 配 识 别 字 符 ， 解 决 汉 字 残 缺 和笔 划 不 规 则 等 识 别 难 题 。 设 计 三 层 BP 神 经 网 络 ， 选 用 交 叉 验 证 法 训 练 网 络 ， 达 到 识别 车 牌 英 文 和 数 字 字 符 的 目 的 。 提 出 的 算 法 对 汉 字 、 数 字 、 英 文 字 符 识 别 率 均 到 达95%以

20、上 。73.2 车 牌 识 别 技 术 的 应 用3.2.1 车 牌 识 别 技 术 主 要 应 用 与 以 下 几 个 领 域 5：(1） 公 路 、 停 车 场 收 费 管 理 系 统在 公 路 出 入 口 完 成 车 牌 识 别 工 作 ， 提 高 道 口 的 工 作 效 率 ， 防 止 车 辆 途 中 换 卡 等 逃 通行 费 情 况 的 发 生 计 算 应 缴 纳 的 金 额 ， 提 高 公 路 的 使 用 效 率 。 在 停 车 场 出 入 口 ， 系 统 自 动识 别 车 牌 对 停 车 场 进 出 车 辆 实 现 不 停 车 收 费 ， 解 决 卡 口 车 流 拥 挤 问 题

21、。(2)公 路 布 控 管 理 系 统在 城 市 道 路 卡 口 上 安 装 监 控 设 备 ， 监 控 过 往 车 辆 ， 识 别 车 牌 号 码 信 息 ， 将 实 时 信 息传 送 到 交 通 指 挥 中 心 ， 实 现 快 速 报 警 处 理 ， 为 公 安 、 检 察 机 关 对 犯 罪 嫌 疑 车 辆 自 动 监 控与 跟 踪 提 供 了 高 科 技 手 段 。(3)交 通 路 口 的 自 动 监 管 系 统全 天 候 对 违 章 机 动 车 辆 监 测 ， 不 仅 能 对 违 章 车 辆 拍 照 ， 还 能 实 时 对 违 章 车 辆 的 牌 照和 违 章 事 件 进 行 自 动

22、 判 断 和 识 别 ， 实 现 自 动 检 测 、 自 动 监 管 、 自 动 报 警 。(4)居 民 区 物 业 管 理 及 重 要 部 门 的 安 保 管 理 系 统利 用 车 牌 识 别 技 术 对 出 入 小 区 的 车 辆 进 行 识 别 ， 登 记 外 来 车 辆 ， 保 护 居 民 的 人 身 财物 安 全 。84 车牌定位算法研究4.1 现 有 的 车 牌 定 位 方 法车 牌 定 位 是 在 整 个 图 像 中 提 取 车 牌 区 域 。 车 牌 定 位 是 车 牌 识 别 系 统 中 的 第 一 步 ，也 是 最 关 键 的 一 步 ， 定 位 结 果 的 准 确 与 否

23、 将 直 接 影 响 车 牌 字 符 识 别 结 果 的 正 确 率 。 由 于我 国 车 牌 规 格 的 多 样 性 和 外 界 环 境 、 车 牌 自 身 的 复 杂 性 ， 车 牌 定 位 技 术 难 度 较 大 ， 无 法研 究 出 一 种 通 用 、 适 用 于 各 种 环 境 、 各 种 规 格 车 牌 的 定 位 算 法 6。4.1.1 基 于 纹 理 特 征 的 定 位 方 法纹 理 反 映 了 物 体 表 面 在 局 部 区 域 内 不 规 则 性 的 变 化 而 在 整 体 表 现 某 种 规 律 性 变 化 的性 质 。 在 车 牌 图 像 中 ， 由 于 字 符 颜 色

24、 与 车 牌 底 色 差 异 明 显 ， 边 界 灰 度 跳 变 显 著 ， 因 此 基于 纹 理 特 性 的 车 牌 定 位 算 法 分 析 灰 度 图 像 边 界 的 灰 度 跳 变 进 行 车 牌 定 位 。 基 于 纹 理 特 征的 车 牌 定 位 算 法 是 通 过 行 扫 描 在 水 平 方 向 确 定 车 牌 的 候 选 区 域 ， 然 后 在 车 牌 候 选 区 域 上进 行 列 扫 描 ， 在 垂 直 方 向 上 找 出 可 能 的 车 牌 区 域 ， 再 近 一 步 缩 小 寻 找 范 围 搜 索 其 它 可 能出 现 的 车 牌 区 域 ， 找 出 所 有 的 待 选 区

25、 域 ， 确 定 车 牌 图 像 。4.1.2 基 于 边 缘 检 测 的 定 位 方 法边 缘 是 图 像 局 部 特 征 不 连 续 在 灰 度 级 上 发 生 剧 烈 变 化 ， 而 在 背 景 保 持 平 缓 的 变 化的 区 域 边 界 。 边 缘 检 测 是 为 了 精 确 提 取 边 缘 信 息 同 时 抑 制 噪 声 。 经 典 的 边 缘 检 测 方 法 考察 图 像 像 素 点 邻 域 灰 度 变 化 ， 利 用 边 缘 邻 近 一 阶 或 二 阶 方 向 导 数 变 化 规 律 ， 即 利 用 图 像一 阶 导 数 的 极 值 和 二 阶 导 数 的 过 零 点 信 息

26、来 确 定 图 像 的 边 界 并 抑 制 噪 声 。基 于 边 缘 检 测 的 车 牌 定 位 算 法 是 利 用 边 缘 检 测 算 子 提 取 图 像 边 缘 ， 车 牌 区 域 字 符密 集 ， 边 缘 信 息 丰 富 ， 利 用 边 缘 密 度 可 以 定 位 车 牌 区 域 。 这 种 算 法 定 位 准 确 率 高 ， 速 度快 ， 能 在 多 车 牌 图 像 中 快 速 定 位 车 牌 。 但 是 对 车 牌 褪 色 、 污 浊 等 情 况 ， 由 于 字 符 边 缘 模糊 会 导 致 边 缘 提 取 失 败 ， 车 牌 定 位 失 败 。4.1.3 基 于 形 态 学 的 定

27、 位 方 法数 学 形 态 学 在 集 合 论 方 法 上 发 展 起 来 的 ， 用 于 分 析 图 像 几 何 形 状 和 结 构 。 它 由 一 组9代 数 运 算 子 组 成 ， 基 本 运 算 有 :膨 胀 、 腐 蚀 、 开 运 算 和 闭 运 算 。 基 于 数 学 形 态 学 的 车 牌定 位 算 法 流 程 如 下 图 3.1 所 示 ， 该 算 法 往 往 不 能 精 确 定 位 车 牌 左 右 边 界 ， 所 以 常 常 与 边缘 检 测 的 车 牌 定 位 方 法 相 结 合 ， 利 用 垂 直 方 向 结 构 元 素 的 腐 蚀 运 算 进 行 滤 波 ， 再 利 用

28、 闭运 算 来 填 补 车 牌 区 域 内 细 小 孔 洞 ， 使 车 牌 区 域 成 为 一 个 连 通 区 域 ， 最 后 利 用 字 符 边 缘 的特 征 对 车 牌 进 行 精 确 定 位 。4.1.4 基 于 颜 色 信 息 的 定 位 方 法车 牌 区 域 含 有 丰 富 的 颜 色 信 息 ， 利 用 车 牌 底 色 与 字 符 颜 色 对 比 度 的 差 异 定 位 车牌 。 基 于 颜 色 信 息 的 车 牌 定 位 算 法 由 颜 色 分 割 和 定 位 模 块 组 成 ， 采 用 多 层 感 知 器 网络 对 彩 色 图 像 进 行 分 割 ， 通 过 其 他 方 法 找

29、 出 车 牌 区 域 。 为 了 更 好 的 进 行 颜 色 分 割 ， 通 常将 RGB 颜 色 空 间 转 化 HIS 颜 色 空 间 ， 即 色 调 、 饱 和 度 和 亮 度 空 间 ， 然 后 对 转 化 后 的 彩色 图 像 进 行 神 经 网 络 分 割 ， 根 据 车 牌 底 色 及 长 宽 比 等 先 验 知 识 得 到 车 牌 区 域 。4.1.5 基 于 小 波 分 析 的 定 位 方 法小 波 分 析 是 通 过 伸 缩 平 移 运 算 对 原 始 信 号 进 行 多 尺 度 细 化 ， 并 进 行 时 间 、 空 间 频率 的 局 部 分 析 ， 达 到 高 频 部

30、分 时 间 细 分 ， 低 频 部 分 频 率 细 分 。 小 波 分 析 是 一 种 重 要分 析 工 具 ， 其 多 分 辨 率 特 性 使 小 波 分 解 系 数 在 不 同 方 向 的 高 频 子 波 系 数 具 有 不 同 的 特 性 ，因 此 能 够 利 用 小 波 分 析 反 映 图 像 在 不 同 分 辨 率 上 沿 任 意 方 向 变 化 情 形 的 目 的 。 目 前 利 用小 波 分 析 进 行 车 牌 定 位 的 算 法 大 多 是 利 用 小 波 分 析 与 其 他 多 种 方 法 相 结 合 的 形 式 来 精 确定 位 车 牌 区 域 ， 如 结 合 数 学 形

31、态 学 、 边 缘 检 测 、 颜 色 信 息 等 方 法 来 进 行 车 牌 定 位 。 例 如基 于 小 波 分 析 和 数 学 形 态 学 的 车 牌 定 位 算 法 ， 通 过 小 波 多 尺 度 分 解 提 取 出 不 同 空 间 分 辨率 、 不 同 方 向 的 边 缘 图 像 ， 然 后 利 用 车 牌 目 标 区 域 具 有 水 平 方 向 低 频 、 垂 直 方 向 高 频 的特 点 实 现 车 牌 区 域 的 粗 提 取 ， 再 利 用 形 态 学 处 理 对 小 波 分 解 后 的 细 节 图 像 进 行 形 态 学 运算 ， 进 一 步 去 除 伪 车 牌 来 精 确

32、确 定 车 牌 区 域 。105 字符分割算法的研究5.1 我 国 车 牌 字 符 特 点车 牌 字 符 识 别 是 车 牌 识 别 系 统 的 最 后 一 步 ， 也 是 最 为 关 键 的 步 骤 ， 字 符 识 别 率 的准 确 率 直 接 影 响 了 车 牌 识 别 系 统 成 败 ， 是 影 响 车 牌 识 别 系 统 中 性 能 的 重 要 因 素 。 我 国 车牌 字 符 属 于 印 刷 体 字 符 ， 与 普 通 字 符 识 别 相 比 ， 具 有 如 下 特 点 7:1.字 符 集 固 定 :车 牌 上 包 括 各 省 市 及 直 辖 市 的 简 称 31 种 ， 军 车 使

33、 用 的 汉 字 13 种 ，英 文 大 写 字 母 及 阿 拉 伯 数 字 (除 去 大 写 字 母 “I“和 字 母 “O“)34 种 。2.字 符 分 辨 率 低 :拍 摄 的 图 像 车 牌 区 域 较 小 ， 单 个 字 符 通 常 是 十 几 个 像 素 宽 ， 分 辨率 低 会 影 响 识 别 结 果 ， 特 别 是 汉 字 ， 汉 字 的 结 构 复 杂 ， 分 辨 率 低 会 丢 失 一 些 信 息 ， 给 识别 带 来 极 大 的 难 度 。3.受 外 界 环 境 影 响 大 :车 牌 常 常 会 有 污 损 情 况 发 生 ， 并 且 在 拍 摄 车 辆 图 像 时 ，

34、不 同环 境 、 不 同 光 照 条 件 会 导 致 字 符 出 现 不 同 程 度 的 形 变 、 模 糊 或 是 断 裂 。5.2 现 有 的 字 符 识 别 算 法车 牌 字 符 识 别 属 于 模 式 识 别 的 范 畴 ， 其 基 本 思 想 是 对 字 符 图 像 提 取 特 征 ， 将 得 到 的特 征 与 标 准 字 符 的 模 式 特 征 逐 一 比 对 ， 根 据 判 决 规 则 找 出 最 接 近 待 识 别 字 符 的 标 准 模 式特 征 ， 认 定 该 标 准 模 式 对 应 的 字 符 为 识 别 结 果 。 车 牌 字 符 识 别 技 术 较 为 成 熟 ， 常

35、 用 的 车牌 识 别 方 法 有 :模 板 匹 配 字 符 识 别 方 法 、 神 经 网 络 字 符 识 别 方 法 、 基 于 字 符 特 征 的 识 别方 法 和 基 于 统 计 分 类 器 的 字 符 识 别 方 法 。5.1.2 基 于 神 经 网 络 的 字 符 识 别 方 法人 工 神 经 网 络 是 一 种 并 行 、 分 布 处 理 结 构 的 网 络 ， 由 处 理 单 元 及 各 个 通 道 互 相 连接 而 成 。 按 照 神 经 网 络 模 型 的 不 同 ， 基 于 神 经 网 络 聚 类 的 方 法 很 多 ， 常 用 的 方 法 有BP 神 经 网 络 、 R

36、BF 神 经 网 络 、 自 组 织 特 征 映 射 神 经 网 络 、 LUQ 神 经 网 络 等基 于 神 经 网 络 的 技 术 有 以 下 三 个 优 势 8:(1)神 经 网 络 可 以 任 意 精 度 的 逼 近 任 意 函 数 ;(2)具 有 非 线 性 模 型 能 够 适 应 各 种 复 杂 数 据 关 系 ;(3)借 鉴 了 人 脑 的 物 理 机 理 ， 能 模 拟 人 脑 的 某 些 功 能 。11神 经 网 络 技 术 具 有 较 强 的 容 错 性 、 学 习 能 力 强 、 自 适 应 强 等 特 点 ， 对 于 背 景 复 杂 、不 明 确 的 问 题 有 着 较

37、 好 的 处 理 效 果 ， 能 够 允 许 待 识 别 样 本 有 较 大 的 畸 变 和 缺 损 ， 在 字 符识 别 技 术 中 得 到 广 泛 的 应 用 。目 前 ， 采 用 人 工 神 经 网 络 的 对 字 符 识 别 的 方 法 主 要 有 两 种 :(1)直 接 将 待 识 别 字 符 图 像 输 入 网 络 ， 通 过 网 络 的 学 习 能 力 ， 自 动 实 现 特 征 提 取 和字 符 识 别 。 这 种 方 法 充 分 利 用 神 经 网 络 的 特 点 ， 网 络 互 联 较 多 ， 待 处 理 数 据 信 息 量 大 ，速 度 较 慢 。(2)对 待 识 别 字

38、 符 图 像 进 行 特 征 提 取 ， 然 后 用 提 取 出 来 的 特 征 来 训 练 网 络 分 类 器 。在 该 种 方 法 中 ， 字 符 特 征 提 取 的 好 坏 决 定 了 网 络 的 识 别 效 果 。5.1.2 基 于 字 符 特 征 的 字 符 识 别 方 法基 于 字 符 特 征 的 识 别 方 法 由 特 征 提 取 、 设 计 判 别 准 则 函 数 设 计 和 匹 配 识 别 这 三 个步 骤 组 成 。 通 常 特 征 提 取 是 识 别 率 高 低 的 关 键 影 响 因 素 ， 如 何 选 取 有 效 的 字 符 特 征 决 定了 字 符 识 别 效 果

39、的 好 坏 ， 提 取 字 符 特 征 应 该 满 足 如 下 三 个 要 求 9:(1)具 有 较 强 的 分 类 效 果 ， 使 得 类 内 样 本 距 离 小 ， 类 间 样 本 距 离 大 。(2)具 有 较 强 的 鲁 棒 性 和 稳 定 性 ， 减 少 外 界 影 响 对 图 像 的 干 扰 导 致 的 字 符 笔 画 断 裂 、粘 连 等 影 响 。(3)特 征 维 数 不 能 过 高 ， 提 取 方 法 不 能 过 于 复 杂 ， 过 高 的 维 数 和 复 杂 的 提 取 方 法 会导 致 识 别 速 度 较 慢 ， 不 符 合 车 牌 识 别 系 统 实 时 性 的 要 求

40、 。在 字 符 识 别 研 究 国 内 外 学 者 提 出 了 众 多 字 符 特 征 提 取 方 法 如 :字 符 的 投 影 特 征 、 字符 的 笔 画 密 度 特 征 、 矩 特 征 、 傅 里 叶 描 绘 子 特 征 、 特 征 点 特 征 、 纹 理 特 征 等 。5.1.4 基 于 统 计 分 类 器 的 字 符 识 别 方 法基 于 统 计 分 类 器 的 字 符 识 别 方 法 如 参 数 估 计 方 法 ， 参 数 的 相 关 形 式 己 知 ， 训 练 样本 用 于 估 计 参 数 值 ， 但 对 于 样 本 的 分 布 形 式 很 难 预 先 知 道 。 基 于 经 验

41、 风 险 最 小 化 原 则 伍RM)方 法 是 当 训 练 数 据 趋 向 于 无 穷 时 ， 经 验 风 险 会 收 敛 于 实 际 风 险 。 该 方 法 使 用 训 练 样本 无 穷 多 的 假 设 原 则 ， 但 在 实 际 的 应 用 中 训 练 样 本 的 个 数 常 常 是 有 限 个 。近 年 来 基 于 统 计 学 习 理 论 的 方 法 在 字 符 识 别 领 域 取 得 较 好 的 效 果 。 基 于 统 计 学 习理 论 的 方 法 从 控 制 学 习 机 器 复 杂 的 思 想 出 发 ， 提 出 了 结 构 风 险 最 小 化 (SRM)原 则 10。该 原 则

42、使 得 学 习 机 器 在 可 容 许 的 经 验 范 围 内 ， 采 用 最 低 复 杂 度 的 函 数 。 常 用 的 基 于 统 计12学 习 理 论 方 法 有 AdaBoost 方 法 和 支 持 向 量 机 (SVM)方 法 。 SVM 利 用 具 有 特 殊 性 质 的核 函 数 将 特 征 空 间 中 的 内 积 运 算 转 换 为 低 维 空 间 中 的 非 线 性 运 算 ， 避 免 了 高 维 空 间 的 运算 问 题 。 基 于 SVM 的 字 符 识 别 方 法 己 广 泛 的 采 用 。 同 神 经 网 络 的 字 符 识 别 方 法 类 似 ，学 习 训 练 样

43、本 前 需 要 提 取 图 像 特 征 。 选 取 有 效 的 图 像 特 征 ， 如 LBP 纹 理 特 征 、 HOG直 方 图 特 征 等 等 ， 再 加 上 大 量 训 练 样 本 可 以 得 到 较 高 的 字 符 识 别 率 ， 具 有 较 强 的 鲁 棒 性11。13总结6.1 全文总结车 牌 识 别 是 智 能 交 通 系 统 中 重 要 应 用 ， 具 有 重 要 的 研 究 意 义 和 实 际 应 用 价 值 ， 本文 针 对 车 牌 识 别 技 术 中 车 牌 定 位 、 字 符 分 割 和 字 符 识 别 技 术 进 行 了 初 步 的 研 究 ， 并 研 究了 相 应

44、 的 算 法 ， 但 是 经 过 实 验 验 证 和 结 果 分 析 ， 这 些 算 法 还 有 待 进 一 步 的 深 入 研 究 。 这主 要 表 现 在 如 下 几 个 方 面 :(1)车 牌 定 位 算 法 是 基 于 边 缘 信 息 的 方 法 ， 车 牌 区 域 边 缘 提 取 是 否 准 确 关 系 都 能 否准 确 定 位 车 牌 ， 因 此 如 何 在 车 牌 过 亮 、 过 暗 情 况 下 准 确 提 取 车 牌 边 缘 ， 定 位 车 牌 区 域 有待 进 一 步 的 研 究 。 此 外 ， 颜 色 信 息 是 车 牌 的 一 个 重 要 特 征 ， 如 何 利 用 颜

45、色 信 息 和 字 符 边缘 信 息 来 准 确 定 位 车 牌 是 以 后 研 究 的 一 个 重 点 。 (2)车 牌 字 符 识 别 是 车 牌 识 别 系 统 的 最 后 一 步 ， 识 别 的 准 确 率 直 接 影 响 了 车 牌 识 别系 统 的 性 能 。 我 国 车 牌 字 符 具 有 字 符 集 固 定 、 字 符 分 辨 率 低 、 字 符 结 构 复 杂 、 易 受 外 界环 境 影 响 大 的 特 点 。通 过 对 于 模 式 识 别 理 论 的 学 习 ， 应 用 与 车 牌 识 别 ， 为 交 通 管 理 提 供 了 巨 大 的 方 便 ，本 文 简 单 的 介

46、绍 了 车 牌 识 别 技 术 的 发 展 应 用 以 及 一 些 基 本 算 法 的 研 究 ， 在 以 后 的 学 习 中会 继 续 深 入 研 究 。14参考文献1 .刘智勇，刘迎建 .车牌识别中的图像提取及分割.中文信息学报，2000,14(4):29-342.任柯星，唐丹等 .基于字符结构知识的车牌汉字快速识别技术.计算机测量与控制，2000,13 (6): 592-5 943.叶晨洲，杨杰等 .车辆牌照字符识别.上海交通大学学报，2000,34(6):673-6754.杨晓敏，何小海等 .一种基于相似度判据的 K 近邻分类器的车牌识别方法 .四川大学学报，2006,43 (5):1

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