【车辆工程类】汽车牌照定位系统设计与开发【全套CAD图纸+毕业论文】【汽车专业】【毕业论文说明书】
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【车辆工程类】汽车牌照定位系统设计与开发【全套CAD图纸+毕业论文】【汽车专业】【毕业论文说明书】,车辆,工程,汽车,牌照,定位,系统,设计,开发,全套,cad,图纸,毕业论文,专业,说明书,仿单
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编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 汽车牌照定位系统设计与开发 信机 系 计 算 机 科 学 与 技 术 专业 学 号： 0921144 学生姓名： 宋开拓 指导教师： 李朝锋 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 汽车牌照定位系统设计与开发 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 计 科 94 学 号： 0921144 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖学院 信机 系 计算机科学 与 技术 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 、 题目 汽车牌照定位系统设计与开发 、专题 二、课题来源及选题依据 课题来源：导师指定 选题依据： 汽车车牌识别系统是近几年发展起来的计算机视觉和模式识别 技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一。在车牌自动识别系统中 ,首先要将车牌从所获取的图像中分割出来实现车牌定位。这是进行车牌字符识别的重要步骤，定位的准确与否直接影响车牌识别率。 车辆牌照定位与识别是计算机视觉与模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一，该技术应用范围非常广泛，其中包括 ：（ 1）交通流量检测；（ 2）交通控制与诱导；（ 3）机场、港口等出入口车辆管理；（ 4）小区车辆管理；（ 5）闯红灯等违章车辆监控；（ 6）不停车自动收费；（ 7）道口检查站车辆监控；（ 8）公共停车场安全防盗管理；（ 9）计算出行时间等。其潜在在市场应用价值极大，有能力生巨大的社会效益和经济效益 。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 软件、技术要求： 在基于图像处理的车牌识别技术的 基础上设计并开发了一个基于 车牌定位系统通过编写 件对各种车辆图像处理方法进行分析、比较 ,最终确定了车牌预处理、车牌粗定位和精定位的方法。 四、接受任务学生： 计科 94 班 姓名 宋开拓 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设 计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 车辆牌照识别系统（ 称 现代智 能交通系统中的一项重要研究课题，是实现智能交通的重要环节，涉及领域异常广阔。智能交通系统可以在不影响汽车正常行驶的状态下自动完成对牌照的有效识别，很显然这一技术的发明对于交通管理工作起到了很大的推动作用。目前，车辆牌照识别技术已经广泛应用于高速公路的监测，电子收费，交通违规管理，安全停车管理，偷盗车辆辨别等重要领域。 由于牌照拍摄场景的复杂性以及车牌位置和图像质量的不可预知性，车牌定位系统一直都未做到令人满意，所以车牌定位一直是这个领域研究的热点。 因此对于汽车牌照识别技术的研究具有重要的现实意义。 车 牌识别技术主要包括车牌定位和车牌识别两部分 ,而车牌定位是该系统的关键之一。 本文针对车牌识别系统中关于静态图片中的车牌定位问题 。在车牌定位系统中， 在 我们分别对图像预处理、图像的边缘检测和分割的若干方法进行编程实验 ，通过对静态图片进行灰度变换，二值化，中值滤波等一系列处理 ，提出了基于垂直边缘检测算子的车牌定位方法，根据汽车牌照区域的垂直边缘统计特性，从图像中确定可能存在的牌照候选区，在利用车牌几何形状的特点对这些候选区进行筛选，得到车牌位置， 为进一步的字符识别打下基础。 关键词： 车牌定 位；图像处理；边缘检测； V he to is an in is an of to it is of a in At in to as as of of so a of of is of of In on a in we by of a of on to of of on of of V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 课题的研究背景和意义 . 1 内外的 发展概况 . 1 课题主要研究的内容 . 2 国车牌的特点 . 2 计的总体思想 . 3 文各章节内容安排 . 3 发工具及运行环境 . 3 2 基础知识和技术介绍 . 5 础知识 . 5 介 . 6 3 车牌定位详细设计 . 11 像预处理 . 12 牌的基本特征 . 12 色图像的灰度化 . 12 像灰度变换 . 17 性变换 . 17 段线性灰度变换 . 18 线性灰度变换 . 19 像平滑 . 19 滑处理 . 19 声的基本概念 . 19 间域平滑 . 20 率域平滑 . 22 像边缘检测 . 22 言 . 22 度算子 . 22 子 . 23 子 . 23 子 . 24 子 . 25 子 . 26 照的定位与分割 . 27 态学去噪 . 28 牌照区域的分割 . 32 牌图像二值化 . 32 值滤波 . 34 符的分割与归一化 . 36 章小结 . 37 4 车牌定位系统实现与测试 . 39 统构成 . 39 验结果及分析 . 39 程序对其他图片的识别效果 . 44 章小结 . 50 5 结论与展望 . 51 论 . 51 究工作的展望 . 51 致 谢 . 53 参考文献 . 54 汽车牌照定位系统设计与开发 1 1 绪论 课题的研究背景和意义 20世纪 90年代以来，随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，国内高速公路、城市道路、停车场建设越来越多，汽车数量急剧增加。但伴随经济高速发展而产生的负产物也日益明显，即交通状况的不断恶化，尤其是近十多年来，无论是发达国家还 是发展中国家，都不同程度的受交通问题的困扰。时常发生交通拥挤、事故等。面对日益严重的交通问题。 智能交通系统（ 称 经成为当前交通管理发展的主要方向，而车牌识别技术作为智能交通系统的核心，起着举足轻重的作用，它在高速公路，城市道路，停车场等项目中占有无可取代的重要地位 。目前， 国外车牌识别系统已经成功应用于实际交通系统中，而国内的车牌识别系统的应用虽然也有部分成功事例，但基本上整体还处于试验阶段。如果引进国外的车牌识别系统不仅费用较高，而且由于我国车牌自身的特点与国外车牌有着很大的不同之处，特别是我国牌照中的汉字的识别问题，国外技术就无法实现。这就要求我们研制出适合我国国情的车牌识别系统。车牌定位是车牌识别系统中的关键性的第一步，很大程度上决定了车牌识别系统的准确性，鉴于车牌定位的重要性，本课题就是在这一背景下提出的。 汽车牌照识别技术是现代交通管理中的一个非常重要的研究课题，是实现交通管理智能化的重要环节，它可广泛在高速公路、城市道路、停车场等的车辆管理，交通流量检测，交通管理，免停车自动收费，闯红灯等违章车辆监控以及车辆安全防盗等领域 ， 智能交通系统（ 成为当前交通管理发展的主要方向。车牌识别系统在 以，车牌识别系统的研究具有极大的市场价值。 1 内外的发展概况 汽车牌照识别系统不管采用哪种方法，有两个问题是必须解决的：第一：如何清楚的拍摄到清晰的汽车牌照图像。即是不论是刮风还是下雨，顺光还是逆光，白天还是黑夜。都能将牌照拍的清晰。第二：怎样在图像中准确的识别出汽车牌照，就是适应个中国环境下所拍摄到的图像。 一般来讲汽车牌照识别系统主要包括 3个方面，即汽车牌照定位、 汽车牌照切割、汽车牌照识别。汽车牌照定位的主要功能就是在图像中给出汽车牌照的位置并且分割出来，汽车牌照切割的主要功能就是把已获得的汽车牌照中的字符逐个切分出来，形成单个的字符图像块。汽车牌照识别是整个系统的最后一个步骤。即把切割出来的字符进行识别处理，得到可以用于计算机处理的信息格式（如文本格式）。 国外最早提出的是在 20世纪 80年代，该阶段并没有形成完整的理论系统知识，而是对车牌识别的某一种特定环境的应用或某一个问题进行了讨论，采用简单的图像处理技术来解决问题。国外正式开始出现车牌识别系统化的研究是 20世 纪 90年代以后。 1990年，国外的第一个车牌识别系统成功被研制，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，进而确定汽车车牌号码。 在现代，以色列 加坡 列无锡太湖学院学士学位论文 2 都是比较成熟的产品。其中， 是存在着一定的局限性，不能 较好的识别车牌中的汉字，另外日本、加拿大、德国、意大利、英国等国家都有适合于本国的车牌识别系统。 国内在 20世纪 90年代已经开始对车牌识别系统进行了相关的研究，其中的北京汉王公司的“汉王眼”、成都西图科技有限公司生产的 洲视觉生产的 5 以上。上海交通大学戚飞虎提出了基于彩色分割的拍照识别方法；华中科技大学黄心汉提出了基于模板匹配和神经网络的拍照识别方法。另外，西安交通大学的郑南宁等人提出了多层次纹理分析的牌照 识别方法也对车辆牌照识别系统也有极大价值的研究。众多的牌照识别技术的研究促进了适合我国车辆牌照识别产品的问世，国内的牌照识别产品相继问世并且投入使用。 课题 主要研究的内容 车牌定位 (称 是要在一副拥有复杂背景的车辆图像中把汽车牌照区域分割出来，它是汽车牌照识别系统中的第一步却是至关重要的一步。对于一幅车辆图像来说，车牌区域只占全图的一小部分，要想将其准确定位并分割出来是及其困难的，这就要求研究人员对车牌区域内的字符的纹理特征和字符与 其背景之间的灰度特征进行分析，寻找它们之间的差别。当前最常见的定位技术主要有：“基于边缘检测的方法、“基于彩色分割的方法”、“基于小波变换的方法和遗传算法等。 本论文是基于 对车牌四周边框，采取了一种水平垂直结构元素的方法，有效地削弱它们对车牌定位准确率的不利影响，该方法主要利 用了边缘检测和数学形态学中的开运算、图像膨胀和腐蚀、区域填充等对车牌图像进行处理。有效地提高了车牌定位准确率。 国车牌的特点 我国机动车使用的牌照主要是根据公安部 1992年颁发的中华人民共和国机动车号牌标准（ 作的。我国现有车辆牌照可分为四类：蓝底白字、黄底黑字、黑底白字和白底黑字。字符分为四种类型：中文字符、英文字母、阿拉伯数字、圆点分隔符。 所有车辆具有以下特点： （ 1） 1 车辆牌照由 7 个字符组成的字符串呈水平排列。待识别的字符模板可分为以下三类，汉字、英文字母、阿拉伯数字。 （ 2） 车辆牌照区域牌底和牌字颜色对照大，边缘非常丰富。 （ 3） 车辆牌照原始尺寸每个字宽 45高 90隔符宽 10个单元间隔12 （ 4） 汽车牌照的悬挂位置不唯一。 （ 5） 我国对于不同车辆、车型、用途使用不同类型的牌照（如军车、民用车、大型车辆） 此次研究主要研究最常见的蓝底白字的车牌。 汽车牌照定位系统设计与开发 3 计的总体思想 本文介绍了课题设计的内容和步骤，然后分析了图像与处理中运用到得处理方法，如灰度变换，边缘检测，中值滤波等 而定位出车牌。 设计总体思想如图 示。 输 入 图 像 图 像 预 处 理 车 牌 定 位 字 符 分 割图 统整个过程 第一步：在进行图像处理前先将位图读入到内存，这一步相当于车牌识别系统的汽车图像数据的采集。 第二步：图像的预处理：包括灰度转换、边缘检测、背景干扰消弱、中值滤波等处理。 第三步：车牌区域定位：采用水平投影和垂直投影法来获得车牌的具体位置。 第四步：裁减车牌并显示：在获得车牌的坐标位置的灰度图像上裁减车牌并显示出来。 文各章节内容安排 第一章：主要介绍了课题的研究背景及意义，重点阐述了车牌识别技术的研究现状，并对研究内容和论文结构作了详细描述。 第二章：基本知识和 基本原理介绍。 第三章： 车牌定位详细设计 第四章：实验结果测试 第五章：结论与展望 发工具及运行环境 车牌定位系统作为汽车牌照识别系统中重要的一个环节， 合理选取开发工具，不仅会对系统的研究与开发产生重大影响，而且还有可能大幅度降低开发成本，并提高系统的稳定性和可维护性。车牌定位功能的开发属于一个较为复杂的图像处理程序。换句话讲就是该功能对稳定性、可维护性有极为严格的要求，为此，本文决定选取 件环境： 无锡太湖学院学士学位论文 4 汽车牌照定位系统设计与开发 5 2 基础知识和技术介绍 础知识 普通的显示器屏幕是由许多个点构成的，我们称之为像素。显示器显示时采用扫描的方法为：电子枪每次从左到右扫描一行，为每个像素着色，然后从上到下扫描若干行，就扫过了一屏。为了防止闪烁，每秒要重复上诉过程几十次。例如我们常说的屏幕分辨率为1024 768，刷新频率为 60思是说每行要扫描 1024 个像素，一共有 768 行，每秒重复扫描屏幕 60 次。我们称这种显示器为位映像设备。所谓位映像，就是指一个二维的像素矩阵， 而位图就是采用位映像方法显示和存储的图像。 大自然界中，人眼直接看到的是连续的模拟信号。色度学理论认为，任何颜色都可以由红、绿、蓝三种基本颜色按照不同的比例混合而得到，这三种颜色被称为三基色。因此，人们常称这三种光为三基色或三原色。有的颜色含有蓝色成分多一些，如深蓝；而有的含有蓝色成分少一些，如浅蓝。针对含有蓝色成分的多少，可以分成 0 到 255 共 256 个等级，0 表示不含蓝色成分； 255 级表示含有 100%的蓝色成分。同样的，红色和绿色也被分成 256个等级。这种分级称为量化。这样，根据红、绿、蓝各种不同的组合我们 就能表示出 256 256 256，约 1600 万种颜色。 2 由于计算机处理的是离散数据，因此要处理图像，则需要将图像进行离散化。这一过程叫做图像采集。图像采集系统包括三个基本单元，即成像系统、采集系统和量化器。在作系统中，常用的图像格式是位图格式，即 像。 位图图像 ( 亦称为绘制图像或点阵图像，是由称作像素（图片元素）的单个点组成的。这些点可以进行不同的排列和染色以构成图样。 式的图像是一种设备无关位图。设备无关的含义是指格式中包含了完整的位图信息似的该位图可以 在各种不同的设备上重现。 位图保持为磁盘文件时，包含了 4 个部分：位图文件头、位图信息头、调色板、实际的位图数据。如 图 示。 图 件格式 这四个部分是以 件格式存储的。 含文件类型，必须是 0字符串“ 并且指定文件大小，文件头到实际的位图数据的偏移字节数。 息包含 有这个结构的长度，指定图像的宽度，单位是像素 位是象素。指定位图是否压缩，有效值为 是一些 义好的常量 )。指定实际的位图数据占用的字节数 位图信息头 调色板 实际的位图数据 无锡太湖学院学士学位论文 6 定目标设备的水平分辨率，单位是每米的象素个数，指定目标设备的垂直分辨率 色板实际上是一个数组存有 息。 它有若干个表项，每一个表项是一个 型的结构，定义的一种颜色。 到调色板的位图，图 像数据就是该象素在调色板中的索引值。对于真彩图，图像数据就是实际的 R、 G、 B 值对于 2 色位图，用 1 位就可以表示该象素的颜色（一般 0 表示黑， 1 表示白），所以一个字节可以表示 8 个象素。对于 256 色位图，一个字节刚好可以表示一个象素。对于真彩图，三个字节才能表示 1 个象素。 定一个扫描行所占的字节数必须是 4 的倍数 (即以 单位 ),不足的以 0填充。 介 矩阵实验室（ 意。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计 算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。在 70年代中期， 士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用 程序库。 特征值求解的 序库 ,解线性方程的程序库 这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。到70 年代后期，身为美国 学计算机系系主任的 给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用 序库，但他发现学生用 写接 口程序很费时间，于是他开始自己动手，利用业余时间为学生编写 接口程序。 这个接口程序取名为 名为矩阵 (实验室 (个英文单词的前三个字母的组合。在以后的数年里， 多所大学里作为教学辅助软件使用，并面向大众作为免费软件而广为流传。 1984 年由 作成立了的 司正式把 向市场。表 2出了 版本更新情况。 3 表 2本更新情况 版本 建造编号 发布时间 1984 1986 1987 1990 1992 7 1994 8 1996 9 1997 997 10 1998 998 11 1999 汽车牌照定位系统设计与开发 7 续表 2本 建造编号 发布时间 999 12 2000 001 13 2002 003 003 004 004 005 14005 2006a 2006 2006b 2006 2007a 2007 2007b 2007 2008a 2008 2008b 2008 2009a 2009b 2010a 2010b 2011a 2011b 2012a 2012b 2013a 基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学，工程中常用的形式十分相似，故用 解算问题要比用 C, 语言完成相同的事情简捷得多。当前流行的 括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包 符号计算 ,可视化建模仿真 ,文字处理及实时控制等功能 控制工具包 ,信号处理工具包 ,通信工具包等都属于此类。开放性使 受用户欢迎 所有 包文件和各种工具包都是可读可修改的文件，用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包。 在当 30 多个数学类科技应用软件中 ,就软件数学处理的原始内核而言，可分为两大类 ,这类软 件擅长于数值计算，对处理大批数据效率较高。另一类是数学分析型软， ，这类软件以符号计算见长，能给出解析解和任 意精确解，其缺点是处理大量数据时效率较低。 其卓越数值计算和图示能力的基础上，又率先在专业水平上开拓了其符号计算，文字处理，实时控制能力和可视化建模，开发了适合多学科，多部无锡太湖学院学士学位论文 8 门要求的新一代科技应用软件 过多年的不断努力 ,经占据了数值软件市场的主导地位。 时至今日，经过 司的不断完善， 经发展成适合多学科，多种工作平台的功能强大的大型软件。特别是在数值分析、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像处理、数 字信号处理、通讯系统设计与仿真、财务与金融工程等领域发挥着着较强的优势。在国外， 经经受了多年考验。在欧美等高校， 动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生，硕士生，博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门， 广泛用于科学研究和解决各种具体问题。在国内，特别是工程界，
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