車輛牌照自動識別系統(tǒng)的商業(yè)價值

（河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇南京,211100）

車輛牌照自動識別系統(tǒng)的商業(yè)價值

陳 野,鹿 翠

（河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇南京,211100）

車牌檢測算法研究與實現(xiàn)對于交通安全、交通管理與控制具有非常重要的理論意義和實用價值。車牌圖像檢測使車輛管理系統(tǒng)更加智能化，數(shù)字化，有效的提升了交通管理的方便性和有效性，其商業(yè)潛在價值非常大，值得相關(guān)人員進(jìn)行研發(fā)與推廣。

車輛牌照；自動識別；商業(yè)價值

0 車輛牌照自動識別系統(tǒng)的介紹

國外對車輛牌照自動識別系統(tǒng)的研究，最早起于20世紀(jì)80年代，因為當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)水平有限，在這個階段的研究并沒有形成完整的體系。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著數(shù)字信號處理學(xué)、模式識別、計算機(jī)圖形學(xué)、計算機(jī)視覺等科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，開始系統(tǒng)化地研究車輛牌照識別系統(tǒng)（LPRS）。針對日本車輛，LuiS公司研制的車牌識別系統(tǒng)，識別的成功率可以達(dá)到90%以上，即使在天氣糟糕的狀況下，識別成功率也能夠達(dá)到70%作用。Paolo等開發(fā)了一種識別率達(dá)到了91%的車牌識別系統(tǒng)，但該系統(tǒng)的使用范圍窄，只適用于意大利車輛。Tindail開發(fā)的車牌識別系統(tǒng)可以識別全部的英國車牌。R.Mullot研發(fā)了兩種系統(tǒng)：一種可用于集裝箱識別，另一種可用于車牌識別，該識別檢測系統(tǒng)的原理是利用字符的紋理特征。目前在國外比較成熟的車牌識別系統(tǒng)產(chǎn)品有：英國公司（Racal Messenger Ltd）的Talon LPRS系統(tǒng)，中國香港公司（Asia Vision Technology）的VECON產(chǎn)品。

我國在這方面的研究起步比較晚。國內(nèi)做得比較好的產(chǎn)品有廈門宸天電子科技有限公司的SupPlate車牌識別系統(tǒng)，深圳市普利得公司的Plate DSP車牌識別系統(tǒng)，中科院自動化所漢王公司的“漢王眼”。

1 車輛牌照自動識別系統(tǒng)的原理

汽車車牌自動識別包括：汽車圖像邊緣檢測、車牌定位、字符分割和識別四個模塊組成。其中，車牌檢測包括邊緣檢測和車牌定位，車牌定位是最為關(guān)鍵的子系統(tǒng)。車牌定位技術(shù)是從汽車圖像中提取出車牌區(qū)域，它是進(jìn)一步識別車牌字符的基礎(chǔ)。具體流程如圖1所示：

其中原始圖像是指由彩色攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)或其他掃描裝置拍攝到的汽車圖像；輸出結(jié)果是指得到最后的汽車牌照，包括漢字、字母和數(shù)字。本文將重點(diǎn)介紹彩色圖像邊緣檢測和車牌定位技術(shù)。

1.1 彩色圖像邊緣檢測

彩色圖像邊緣檢測技術(shù)包括對采集到的汽車圖像進(jìn)行處理，包括圖像灰度化、圖像增強(qiáng)、圖像邊緣檢測、邊緣圖像二值化。

⑴圖像灰度化

對于將彩色圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像，目前比較常用的灰度化方法叫平均值法，公式為： H=0.229R+0.588G+0.144B，公式中H表示灰度圖的亮度值，R表示彩色圖像紅色部分的分量值，G表示色彩圖像綠色部分的分量值，B表示彩色圖像藍(lán)色部分的分量值。R、G、B 三個分量前的系數(shù)表示經(jīng)驗加權(quán)值。該系數(shù)的取值取決于人眼的視覺模型。權(quán)值最大的是對人眼較為敏感的綠色，最小的是對人眼較不敏感的藍(lán)色。通過平均值法轉(zhuǎn)換的灰度圖能夠較好地反應(yīng)原圖像的亮度信息。

⑵圖像增強(qiáng)

由于場景條件的影響，很多圖像拍攝的視覺效果不佳。因此在對圖像進(jìn)行分析處理之前，必須先對圖像進(jìn)行改善，即圖像增強(qiáng)。圖像增強(qiáng)方法不考慮圖像降質(zhì)的原因，并不要求改善后的圖像去逼近原始圖像，而是根據(jù)一定的要求將圖像中感興趣的部分加以處理或突出有用的圖像特征（如邊緣、輪廓、對比度等），抑制不需要的信息，以改善圖像的主觀視覺效果或便于后續(xù)的圖像分析和識別。

圖像增強(qiáng)的方法分為空間域法和頻率域法兩類?？臻g域法是在空間域內(nèi)對圖像的像素值進(jìn)行直接運(yùn)算操作，而頻率域法是在圖像的某個變換域內(nèi)對整個圖像進(jìn)行操作，并修改變換后的系數(shù)。

⑶圖像邊緣檢測

用攝像機(jī)采集到的機(jī)動車圖像由于受到噪聲干擾以及車輛本身的影響，使得獲得的圖像質(zhì)量不理想。因此，需要先對車輛圖像進(jìn)行邊緣檢測處理，提高圖像的質(zhì)量，然后再進(jìn)一步對汽車牌照進(jìn)行定位及字符識別。一般圖像邊緣檢測流程圖如圖2所示：

圖2 邊緣檢測圖

⑷邊緣圖像二值化

一幅圖像包括目標(biāo)物體、背景和噪聲，要想從多值的數(shù)字圖像中直接提取出目標(biāo)物體區(qū)域，灰度圖像二值化是一種最常用同時也是最簡單的分割方法，只要閾值T選取恰當(dāng)，將每個灰度值和灰度級閾值T進(jìn)行比較，若像素點(diǎn)低于灰度級閾值T，那么就給其重新分配最小灰度值（如0），反之，就給其分配最大的灰度值（如255），那么就可以重新組成一個二值圖像，這樣可把目標(biāo)從背景區(qū)域中分割開來。也就是將整個圖像呈現(xiàn)出明顯的只有黑和白的視覺效果。在數(shù)字圖像處理中，圖像二值化處理具有非常重要的作用，圖像的二值化有利于圖像的進(jìn)一步處理分析，使圖像變得簡單，并且數(shù)據(jù)量減小，能顯現(xiàn)出感興趣目標(biāo)的輪廓。

1.2 車輛牌照定位技術(shù)

車牌定位技術(shù)是指汽車圖像經(jīng)過灰度化和邊緣檢測的處理后，邊緣得到了加強(qiáng)，牌照區(qū)域已經(jīng)非常明顯。本文采用的是用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)和彩色圖像分割的方法來進(jìn)行圖像處理和模式識別。就可以得到相對準(zhǔn)確的車牌位置。

⑴車牌粗定位

它的基本思想是用具有一定形態(tài)的結(jié)構(gòu)元素（矩形、圓形或者菱形等）作為“探針”來探測目標(biāo)圖像，當(dāng)“探針”在圖像中不斷移動時，便可考察圖像的形狀以及各個部分之間的相互關(guān)系，從而獲取有關(guān)圖像的圖形結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而達(dá)到對圖像進(jìn)行分析和識別的目的。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是一種有效的非線性圖像處理和分析理論，由一組形態(tài)學(xué)的代數(shù)運(yùn)算構(gòu)成。最基本的形態(tài)學(xué)運(yùn)算有膨脹、腐蝕、開運(yùn)算和閉運(yùn)算。用它們可以進(jìn)行圖像形狀和結(jié)構(gòu)的分析及處理，可以解決噪聲抑制、圖像濾波、邊緣檢測、特征提取、紋理分析、圖像復(fù)原、圖像重建、圖像分割等方面的問題。

⑵車牌精確定位

車牌精確定位則利用了車牌彩色信息的彩色分割法來完成車牌部位分割，從而精確定位車牌區(qū)域邊界。與灰度圖像相比，彩色圖像色彩豐富，信息具有原始性和完整性，在設(shè)備存儲量和速度允許的情況下可以取得更好的處理效果，彩色圖像分割主要依據(jù)圖像在各個區(qū)域的不同特性，而對其進(jìn)行邊界或區(qū)域上的分割，并從中提取出所關(guān)心的目標(biāo)。近年來很多學(xué)者開始應(yīng)用彩色圖像處理技術(shù)對車牌進(jìn)行精確定位：首先統(tǒng)計彩色汽車圖像的藍(lán)色像素點(diǎn)，從而可以確定車牌底色藍(lán)色RGB對應(yīng)的灰度范圍，然后統(tǒng)計在車牌行方向的顏色范圍內(nèi)的藍(lán)色像素點(diǎn)數(shù)目，給出合適的閾值，確定出行方向車牌區(qū)域。最后在分割出的行區(qū)域的前提下，統(tǒng)計列方向藍(lán)色像素點(diǎn)的數(shù)目，最終完成對車牌區(qū)域的精確定位。

2 車輛牌照自動識別系統(tǒng)的商業(yè)價值

隨著生產(chǎn)力水平的不斷提高以及生活節(jié)奏的不斷加快，傳統(tǒng)的交通管理系統(tǒng)方式受到了極大的挑戰(zhàn)，交通問題逐漸成為社會普遍關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，最近幾年內(nèi)，通信和計算機(jī)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。我國的智能交通領(lǐng)域正逐漸進(jìn)入一個信息化、數(shù)字化的時代。車牌檢測與識別技術(shù)作為交通管理自動化的重要手段，廣泛應(yīng)用于交通流量檢測、港口等出入車輛管理、交通控制與誘導(dǎo)、闖紅燈等違章車輛監(jiān)控等需要對車輛牌照進(jìn)行識別的重要場所；尤其是高速公路收費(fèi)站在運(yùn)用電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）中，實現(xiàn)車輛不停車進(jìn)出、自動收費(fèi)，從而實現(xiàn)大大提高高速公路系統(tǒng)通行能力的目的。因而，車牌檢測技術(shù)具有不可替代的作用和極高的商業(yè)價值。具體來說，其商業(yè)價值主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

⑴公路管理系統(tǒng)。以車輛拍照自動識別系統(tǒng)為基石，并結(jié)合通信等高科技術(shù)，通過對高速公路交通狀況進(jìn)行自動監(jiān)測，掌握車輛流量信息，自動布控，不僅可以實現(xiàn)高速公路的不停車收費(fèi)，而且還可以大大降低交通事故的發(fā)生率，減少不必要的人身傷害和財產(chǎn)損失，確保交通暢通無阻，進(jìn)而提高通行效率。

⑵安防布控系統(tǒng)。采用車輛拍照自動識別系統(tǒng)實現(xiàn)對嫌疑車輛自動識別，從而達(dá)到自動快速報警的目的，同時又為公安機(jī)關(guān)提供了對犯罪嫌疑人的車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程跟蹤和檢測的技術(shù)手段。

⑶停車場收費(fèi)管理系統(tǒng)。利用車輛拍照自動識別系統(tǒng)實現(xiàn)對進(jìn)出車輛拍照的自動檢測，并且結(jié)合停車卡的使用，實現(xiàn)對車輛自動計時、計費(fèi)的目的，從而在大大提高工作效率的同時，還能降低人力成本的耗費(fèi)。

⑷社區(qū)車輛管理系統(tǒng)。社區(qū)安全系統(tǒng)通過車輛牌照自動識別系統(tǒng)自動記錄進(jìn)出社區(qū)車輛的牌照，并與社區(qū)內(nèi)部車輛牌照信息進(jìn)行比對，從而能夠發(fā)現(xiàn)可疑車輛，及時消除安全隱患，保衛(wèi)社區(qū)居民人身及財產(chǎn)的安全。

⑸城市交通路口的“電子警察”。通過運(yùn)用車輛牌照自動識別系統(tǒng)，在城市道路主要節(jié)點(diǎn)布置“電子警察”，一方面能夠引導(dǎo)廣大駕駛員提高安全意識、遵守交通法規(guī)，加大法律的威懾力度；另一方面也能及時識別違章車輛的牌照信息，有利于迅速處理交通事故并追究駕駛員相應(yīng)責(zé)任，從而實現(xiàn)提高城市道路的通行能力，減少交通事故和交通擁擠帶來的直接損失和間接損失，同時也可以實時地提供交通流數(shù)據(jù)，有利于做好交通監(jiān)測和指導(dǎo)工作。

[1] 王占全，徐慧.精通Visual C++數(shù)字圖像處理技術(shù)與工程案例[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2] 陳進(jìn)，徐佩霞.一種改進(jìn)的車牌定位方法[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用.2010，46(23):244-248.

[3] 姚蕾.車牌識別系統(tǒng)的軟件設(shè)計與實現(xiàn)[D].上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

[4] 孫杰，張麗靜.車牌定位分割技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D].華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

[5] 張德豐.MATLAB數(shù)字圖像處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[6] 周亮,劉云.基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的汽車牌照提取算法[J].青島科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2007，28(1):69-72.

[7] 李剛，曾銳利，林凌，王蒙軍.基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的車牌定位算法[J].儀器儀表學(xué)報.2007，28(7):1325-1326.

[8] 王森，楊克儉.基于雙線性插值的圖像縮放算法[J].圖形圖像處理，2008，10(1): 39-57.

陳野，男，1985年7月出生，江蘇宿遷，河海大學(xué)商學(xué)院碩士研究生，研究方向：財務(wù)管理

The Business Value of the License Plates Recognition System

Chen Ye,Lu Cui
(Hohai University,Nanjing,211100,China)

Research and implementation of license plate detection algorithm has a very important theoretical significance and practical value for traffic safety.Traffic management and control license plate image detection make the vehicle management system more intelligent,digital.So the License Plates Recognition System is full of commercial potential value,and is worth to developing and promoting for related people.

License Plates;Recognition;Business Value

TN926-34

A