淺談數(shù)字圖像處理技術(shù)識別車牌在公安領(lǐng)域中的應(yīng)用和重要性

摘 要：我國社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，機(jī)動(dòng)車持有量快速增長，交通違章、車輛盜竊、交通肇事逃逸等涉及機(jī)動(dòng)車輛的各種違法犯罪行為呈不斷上升的趨勢，這給公安機(jī)關(guān)在交通管理和刑事偵查工作中帶來了前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文主要論述了應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行機(jī)動(dòng)車車牌識別及其在公安實(shí)際工作中所體現(xiàn)的重要性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像；車牌識別；公安應(yīng)用

中圖分類號：TP391.41

1 數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，相關(guān)的數(shù)字圖像處理技術(shù)也在不斷地更新進(jìn)步著，數(shù)字圖像處理技術(shù)在公安領(lǐng)域和其他與國計(jì)民生休戚相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重要的作用。

1.1 數(shù)字圖像處理技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）易存儲(chǔ)，安全性強(qiáng)。圖像可以存儲(chǔ)在U盤、光盤等大容量的介質(zhì)中以及利用云存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，占用空間小，做好備份不會(huì)造成任何損壞和丟失，且不容易被盜失，安全性強(qiáng)。

（2）再現(xiàn)性好，靈活性強(qiáng)。數(shù)字圖像處理技術(shù)可避免圖像質(zhì)量因一系列操作變換而退化，確保處理圖像的再現(xiàn)性。此外數(shù)字圖像可以通過將圖像文件分類、分批存檔建立一套數(shù)據(jù)庫，對其進(jìn)行檢索來實(shí)現(xiàn)快速查找的目的，還可以隨時(shí)制作若干份拷貝數(shù)字圖像文件，并利用網(wǎng)絡(luò)和電子郵件瞬間將其傳送到目的地，大大提高工作效率。

（3）適用面廣，適用性強(qiáng)。處理圖像來源廣泛，經(jīng)不同信息源獲取的圖像在數(shù)字編碼后均可以進(jìn)行數(shù)字圖像處理。數(shù)字圖像處理技術(shù)具備復(fù)制、增強(qiáng)、減弱、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、縮放、均衡、清晰、分色等豐富的特效手段，通過各式數(shù)字圖像處理軟件可以方便快捷的進(jìn)行相關(guān)技術(shù)手段操作。

1.2 數(shù)字圖像處理技術(shù)常用方法

（1）圖像數(shù)字化。圖像數(shù)字化即將模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像的過程。圖像數(shù)字化是以圖像的電子化作為基礎(chǔ)，先把模擬圖像轉(zhuǎn)變成電子信號，隨后再將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字圖像處理操作，必須先把真實(shí)的圖像通過數(shù)字化轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能夠接受的顯示和存儲(chǔ)格式，然后再用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。

（2）圖像壓縮編碼。在滿足一定保真度的要求下，對圖像壓縮編碼目的是去除多余數(shù)據(jù)減少表示數(shù)字圖像時(shí)需要的數(shù)據(jù)量，以便于圖像的存儲(chǔ)和傳輸。圖像壓縮編碼可分為兩類：一類壓縮是可逆的，即從壓縮后的數(shù)據(jù)可以完全恢復(fù)原來的圖像，信息沒有損失，稱為無損壓縮編碼；另一類壓縮是不可逆的，即從壓縮后的數(shù)據(jù)無法完全恢復(fù)原來的圖像，信息有一定損失，稱為有損壓縮編碼。

（3）圖像增強(qiáng)。即增強(qiáng)圖像中的有用信息，目的是要改善圖像的視覺效果，針對給定圖像的應(yīng)用場合，有目的地強(qiáng)調(diào)圖像的整體或局部特性，將原來不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些攜有重要信息的圖像特征，明確識別出圖像中不同事物特征之間的差別，改善圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強(qiáng)圖像判讀和識別效果，滿足某些特殊分析的需要。

（4）圖像復(fù)原。圖象復(fù)原是利用退化現(xiàn)象的某種先驗(yàn)知識，建立退化現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型，再根據(jù)模型進(jìn)行反向的推演運(yùn)算，以恢復(fù)原來的景物圖象。因而，圖象復(fù)原可以理解為圖象降質(zhì)過程的反向過程。

（5）圖像分割。圖像分割就是把圖像分成若干個(gè)特定的、具有獨(dú)特性質(zhì)的區(qū)域并提出感興趣目標(biāo)的技術(shù)和過程。它是由圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟?，F(xiàn)有的圖像分割方法主要分以下幾類：基于閥值的分割方法、基于區(qū)域的分割方法、基于邊緣的分割方法以及基于特定理論的分割方法等。

（6）圖像分析。圖像分析一般利用數(shù)學(xué)模型并結(jié)合圖像處理的技術(shù)來分析底層特征和上層結(jié)構(gòu)，從而提取具有一定智能性的信息。圖像分析同圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等研究內(nèi)容密切相關(guān)，而且相互交叉重疊。

2 數(shù)字圖像處理技術(shù)識別車牌在公安領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 識別車牌圖像的過程

（1）對車牌圖像進(jìn)行預(yù)處理。在進(jìn)行車牌定位之前要進(jìn)行車牌圖像的預(yù)處理，這是因?yàn)樵谶M(jìn)行數(shù)字圖像處理時(shí)，圖像質(zhì)量往往由于圖像傳送和轉(zhuǎn)換過程而降低，同時(shí)車牌圖從圖像中搜索出具有車牌特征的區(qū)域，根據(jù)車牌的不同特征，可以采用不同的定位方法，其中最常見的定位方法有：基于車牌顏色特征的方法，基于紋理分析的方法，基于灰度特征的投影方法，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法等。

（2）對車牌區(qū)域進(jìn)行校正處理。車牌定位提取出車牌區(qū)域后，由于攝像機(jī)的拍攝角度、車輛行駛狀況等其他因素影響，提取出的車牌區(qū)域存在一定的傾斜角度，所以通常都要對車牌字符圖像區(qū)域進(jìn)行水平傾斜校正處理。目前大部分的傾斜校正方法是根據(jù)車牌圖像存在邊框的確定，通過檢測邊框直線的傾斜角度，從而得到車牌圖像的傾斜角度，進(jìn)而利用檢測到的傾斜角度對車牌進(jìn)行校正。

（3）對車牌區(qū)域進(jìn)行定位。車牌定位的方法是利用車牌區(qū)域的特征來判斷車牌圖像，以避免對后續(xù)的車牌字符分割和識別操作產(chǎn)生影響，這是車牌識別的重要環(huán)節(jié)。從數(shù)字圖像處理技術(shù)的性質(zhì)來看，車牌定位主要分為基于灰度圖像的車牌定位和基于彩色圖像的車牌定位，兩種不同圖像的車牌定位各有利弊。

（4）對車牌字符進(jìn)行分割處理。相比于車牌定位只需要給出車牌在車輛圖像中的大概位置，車牌分割處理需要從車牌圖像中分割出精確的字符圖像，字符分割處理的好壞直接影響到車牌識別效果。字符分割常采用垂直投影法實(shí)現(xiàn)，是先將不同角度的的車牌圖片進(jìn)行水平投影性處理，然后去除圖像的水平邊框，再進(jìn)行垂直方向的投影，利用垂直投影法對斷裂字符進(jìn)行分割的效果較好，能夠達(dá)到精確識別車牌號碼的目的，可適用于復(fù)雜環(huán)境下拍攝的汽車圖像。

2.2 數(shù)字圖像處理技術(shù)識別車牌在公安實(shí)際工作應(yīng)用中遇到的問題

在公安日常實(shí)際辦案工作中，存在部分駕駛?cè)藶榱颂颖芄矙C(jī)關(guān)對違法行為的打擊查處，采用假牌、套牌或故意遮擋號牌等惡劣行為，另外還存在駕駛?cè)藢嚺剖栌诒ｐB(yǎng)，致使車牌附著大量污垢而骯臟不堪或者車牌出現(xiàn)不同程度的磨損現(xiàn)象，這些往往導(dǎo)致攝取的車牌圖像信息很難識別甚至無法被識別，給公安交通管理機(jī)關(guān)和偵查機(jī)關(guān)對于非現(xiàn)場執(zhí)法工作帶來極大的挑戰(zhàn)。惡劣的道路交通氣候條件也是數(shù)字圖像處理技術(shù)識別車牌在公安領(lǐng)域應(yīng)用中遇到的普遍問題，通常由于雨雪、大霧、霧霾和雷電等天氣因素的影響，一方面導(dǎo)致長期處于室外的如道路監(jiān)控?cái)z像頭等車牌車輛信息攝取設(shè)備的工作壽命減短、設(shè)備性能減弱，另一方面也直接導(dǎo)致在惡劣氣候條件下所攝取的車牌圖像信息效果降低，使得車牌識別出現(xiàn)一定難度。

3 數(shù)字圖像技術(shù)識別車牌在公安領(lǐng)域的重要性

目前針對道路交通等非現(xiàn)場執(zhí)法的困境是，現(xiàn)有的交通視頻監(jiān)控、電子警察等執(zhí)法裝備對無法精確識別車輛身份，且識別率易受環(huán)境、駕駛車輛狀況等眾多客觀因素影響。因此，為了提升公安交通管理和打擊違法犯罪執(zhí)法能力，有必要進(jìn)一步引入先進(jìn)技術(shù)手段。數(shù)字圖像處理技術(shù)在當(dāng)今世界公安領(lǐng)域的應(yīng)用已非常普遍，應(yīng)用手段越來越豐富，功能也越來越強(qiáng)大，成為世界各國現(xiàn)代公安工作的必備工具。目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)識別車牌的使用已經(jīng)成熟，體現(xiàn)出小工作量，高工作效率，低差錯(cuò)率，投入產(chǎn)出比高，方便易用等優(yōu)勢，對公安日常執(zhí)法管理工作的促進(jìn)作用明顯。

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作者簡介：方世強(qiáng)（1994.07-），男，江西崇義人，本科，研究方向：刑事科學(xué)技術(shù)。

作者單位：中國人民公安大學(xué) 刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100000