基于嵌入式車牌識別的研究

謝明月

【摘要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城鄉(xiāng)貧富差距不斷地縮小，偏遠地區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的機動車輛也越來越多。但一般這些地區(qū)警力不足，為確保行車安全，加強這些地區(qū)的智能化交通管理顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】行車安全;車牌識別

近年來，隨著我國汽車工業(yè)的高速發(fā)展使得機動車輛越來越多，城市道路交通設(shè)施及管理設(shè)施也在不斷地完善中。汽車的“身份證”是車牌號，車牌識別是使交通管理智能化的一項關(guān)鍵技術(shù)。車牌識別可以提高車輛管理效率，緩解公路交通壓力。目前，車牌識別技術(shù)主要應(yīng)用于停車場的計費和防盜、交通中的超速和超載等方面。車牌識別技術(shù)的應(yīng)用對于整個城市的交通安全意義重大。

但目前還有不少偏遠地區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)缺乏交通管理設(shè)施，車輛駛進這些地區(qū)，若出現(xiàn)交通事故，警方將無法快速獲取該車輛行進線路，錯過救援最佳時間。被盜車輛行駛在鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的道路，由于無交通監(jiān)控設(shè)備，無法迅速找到丟失車輛。所以這些地區(qū)的交通管理系統(tǒng)也應(yīng)該得以完善。目前多數(shù)自動車牌識別產(chǎn)品都還是基于PC機的應(yīng)用程序，可移動性差，成本很高，嵌入式車牌識別產(chǎn)品還很少。將嵌入式系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)相結(jié)合，可推動嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，同時降低車牌識別系統(tǒng)的成本。因嵌入式處理器比普通計算機的工作穩(wěn)定性更高，且功耗較小，因此可以使用嵌入式處理器作為車牌識別的硬件平臺。

若車牌識別系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的RS485通訊實時監(jiān)控將耗資巨大，為有效避免大量布線的繁瑣工作，本文采用無線通訊技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能等科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（）技術(shù)逐步興起。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無處不在、低功耗、低成本、具有通信能力的傳感器節(jié)點，密集分布在無人值守的監(jiān)控區(qū)域，形成一個能夠按照指令執(zhí)行任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其主要任務(wù)是數(shù)據(jù)的采集與處理、信息傳輸與監(jiān)控。WSN的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲、可擴展性、自組織性與自治性等特點，成為了國內(nèi)外的研究熱點，應(yīng)用前景廣泛。

嵌入式設(shè)備是一種具有特定功能的計算機，嵌入式系統(tǒng)與通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，大大提高了嵌入式產(chǎn)品的靈活性和智能性。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和人們需求的日益增加，在硬件和軟件交替的發(fā)展中，嵌入式系統(tǒng)逐漸趨于穩(wěn)定和成熟。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于圖像處理，無疑會增強圖像處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力、通訊能力和適應(yīng)不同的環(huán)境與需求的能力，使圖像處理技術(shù)的應(yīng)用范圍得以擴展。嵌入式車牌識別是嵌入式圖像處理技術(shù)的應(yīng)用之一[12]。

而提高系統(tǒng)的識別速率及正確率關(guān)鍵在于車牌識別算法上，追求更高的車牌識別正確率及速率一直是專業(yè)人士共同的目標。

隨著智能交通系統(tǒng)（ITS）技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的新技術(shù)在ITS中得到了應(yīng)用。車牌號在交通管理系統(tǒng)中有著不可替代的作用，車牌識別是ITS中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有深入研究的意義。車牌識別技術(shù)的核心是車牌識別算法，識別算法水平越高，各個算法的組合越合理，則識別系統(tǒng)的整體性能和實時性就越好，對不同環(huán)境的適用性也就越強。從上個世紀90年代至今，國內(nèi)外科研人員對車牌識別（LPR）技術(shù)的研究就從未間斷，通過對車牌圖像特征的分析來定位車牌號的具體位置，并對車牌號的字符進行分割與識別，從而獲得車牌數(shù)據(jù)。即采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對采集的車牌圖像進行分析，并自動提取車牌信息，從而精準地確定出車牌號[15]。我國對智能交通系統(tǒng)的研究和開發(fā)尚屬起步階段，車牌識別技術(shù)在其中占據(jù)著絕對重要的位置。隨著嵌入式車牌識別技術(shù)發(fā)展到實用階段，智能交通系統(tǒng)的研究和開發(fā)、車牌識別技術(shù)的推廣和普及，必將會給人們社會生活帶來極大的變化和便利。

為滿足人們各種各樣的需求，在高速公路收費站、十字路口和停車場所等交通關(guān)卡處安裝嵌入式車牌識別系統(tǒng)。所有這一切都將加強對高速公路、城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及偏遠地區(qū)道路和停車場的管理，減少交通事故和汽車盜竊案件的發(fā)生，對社會穩(wěn)定將會產(chǎn)生極其深遠而又重大的影響。

目前嵌入式車牌識別產(chǎn)品還存在一些問題待解決，具體見表1.1。

表1.1 車牌識別待解決的問題

車牌識別問題 所需解決效果

車牌可能出現(xiàn)在圖像中的任何位置 不能對牌照出現(xiàn)的位置做特殊的要求

車牌顏色不同 算法必須適用于國內(nèi)任何一種顏色的牌照

車牌的傾斜、扭曲 車牌圖像的形狀允許一定程度的傾斜、扭曲

車牌字符有一定程度的模糊、筆畫斷裂 確保在出現(xiàn)該情況下仍能夠正確識別

外界光線強度 算法需適應(yīng)外界光線強度和圖像對比度的變化

識別速度 識別的速度要快，一般應(yīng)在0.5s內(nèi)識別出車牌

以上幾個方面是車牌識別研究的重點和難點，廣大學(xué)者有針對性地做了大量工作。圖像采集與處理硬件平臺的構(gòu)建重點在于提高系統(tǒng)處理速度和整體可靠性及穩(wěn)定性。嵌入式系統(tǒng)的處理速度快、穩(wěn)定性好，可以作為車牌采集與處理的硬件系統(tǒng)。而車牌識別算法的研究主要圍繞于圖像預(yù)處理、車牌定位、車牌傾斜校正、字符分割、字符識別等展開，以期獲得較好的識別效果。車牌識別算法的多樣性主要體現(xiàn)在圖像預(yù)處理、車牌定位和字符分割部分，而字符識別部分一般采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或字符匹配法。