一種車牌識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐海銘

（廣東省財(cái)政職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東廣州510445）

一種車牌識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐海銘

（廣東省財(cái)政職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東廣州510445）

提出一種基于Android系統(tǒng)的車牌識(shí)別系統(tǒng)，通過車牌識(shí)別預(yù)處理、車牌定位、字符分割與識(shí)別對(duì)車牌識(shí)別算法進(jìn)行深入研究后提出具有較好容錯(cuò)性、魯棒性的車牌識(shí)別算法，通過參考相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用VC++進(jìn)行設(shè)計(jì)。

車牌識(shí)別；Android；VC++

DOI：10.3969/j.issn.1009-9492.2015.01.017

0　引言

當(dāng)前，車牌識(shí)別在技術(shù)上已有較大的發(fā)展，而面對(duì)日益復(fù)雜的交通環(huán)境，圖像的復(fù)雜程度、光線的強(qiáng)弱、車牌的實(shí)際現(xiàn)狀以及車輛的行駛速度對(duì)車牌識(shí)別算法的實(shí)現(xiàn)提出了更高的要求，本文從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合算法理論仿真，設(shè)計(jì)一套完整的基于Android平臺(tái)的車牌識(shí)別系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，安裝方便、實(shí)現(xiàn)簡單，具有較好的適應(yīng)能力和識(shí)別準(zhǔn)確性，可以用于停車場(chǎng)車輛統(tǒng)計(jì)管理以及交通管理部門的車輛管制。

1　系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

作為LINUX開源代碼的一個(gè)應(yīng)用廣泛的系統(tǒng)Android在實(shí)際應(yīng)用中具有便攜、高效、可用的優(yōu)勢(shì)，從開發(fā)上來說它可分為應(yīng)用程序?qū)?、系統(tǒng)運(yùn)行層和LINUX內(nèi)核層。而在實(shí)現(xiàn)中，VC++以其高效率性及算法可移植性長期以來受到圖像處理工程人員的青睞，因此，本系統(tǒng)也將采用C++作為圖像識(shí)別算法的設(shè)計(jì)語言以提高算法的識(shí)別效能。CLE可以作為多種語言的通用平臺(tái)，支持Ja? va、Python、C/C++、Lua等，且可以擴(kuò)展至其他多種語言，也可以自定義語言。在CLE中，對(duì)象作為1個(gè)基本的操作元素。對(duì)象對(duì)外提供了統(tǒng)一的接口，可以通過這些接口，調(diào)用對(duì)象的函數(shù)、重載對(duì)象的函數(shù)、捕獲對(duì)象的事件等。因此可以在Android平臺(tái)上通過使用CLE和wrapandroid項(xiàng)目作為中間件利用VC++進(jìn)行算法軟件開發(fā)。總體硬件設(shè)計(jì)是通過攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍照，將數(shù)據(jù)送往Android嵌入式平臺(tái)，經(jīng)過平臺(tái)算法處理后將識(shí)別信息傳送到后臺(tái)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)車輛的識(shí)別與管理。

2　相關(guān)算法設(shè)計(jì)

2.1預(yù)處理

以某一實(shí)驗(yàn)圖片為例，如圖1，預(yù)處理通過將原始采集的彩色圖片進(jìn)行黑白轉(zhuǎn)換去除RGB模式下的數(shù)據(jù)格式，然后對(duì)已處理的黑白圖像進(jìn)行閾值處理，過濾不符合條件的灰度值，實(shí)現(xiàn)閾值過濾［1］，如圖2。而從圖可以看出車牌只占用系統(tǒng)圖片的下半部分大概1/4的范圍，這與車輛距離攝像頭的距離和車輛的高低有關(guān)，它將影響算法的計(jì)算速度及車牌模糊識(shí)別的效能，因此對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)處理只關(guān)心圖片下部分1/4處信息如圖3，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用將根據(jù)車輛的距離與攝像頭的高度進(jìn)行感興趣區(qū)域動(dòng)態(tài)截取。對(duì)于系統(tǒng)的灰度闕值過濾，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值的統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)可以只關(guān)心灰度值在100～255之間的區(qū)域，這個(gè)條件將與以上的圖像感興趣區(qū)域一并構(gòu)成感興趣處理信息，而在系統(tǒng)工作環(huán)境不夠穩(wěn)定的情況下將提供用戶可設(shè)置的軟件交互并實(shí)現(xiàn)降噪處理。在本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)值可以采用正常日照條件下選擇系統(tǒng)工作閾值色階為72。如圖4為過濾降噪后的效果。

圖1　原始抓拍實(shí)驗(yàn)圖像

圖2　預(yù)處理灰度化圖像

圖3　獲取感興趣區(qū)域

圖4　閾值濾波處理

2.2車牌定位［2］

實(shí)際工作中，系統(tǒng)對(duì)車牌的定位也可以看出對(duì)感興趣區(qū)域處理的一部分。在程序中將根據(jù)以上動(dòng)態(tài)截取感興趣區(qū)域的經(jīng)驗(yàn)值對(duì)系統(tǒng)采集圖片進(jìn)行生成動(dòng)態(tài)模板（根據(jù)不同的車輛距離與標(biāo)準(zhǔn)車牌大小生成某一像素大小的矩形），該模板將在經(jīng)過銳化邊緣的圖片中尋找車牌區(qū)域，為下一步字符的截取做好基礎(chǔ)，如圖5所示。

圖5　預(yù)定義模板對(duì)車牌進(jìn)行定位

2.3字符分割識(shí)別

對(duì)于系統(tǒng)而言，最終結(jié)果需要對(duì)字符進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)的入庫，因此字符識(shí)別是工作的最核心模塊。在實(shí)際工作中，可以利用預(yù)先設(shè)置的字符模板，進(jìn)行圖像字符模板匹配，如圖6所示。對(duì)于字符模板的設(shè)置，可以通過預(yù)處理、矯正、分割裁切進(jìn)行設(shè)計(jì)?；趫D像進(jìn)行字符識(shí)別也可配置很多參數(shù)來提高字符的識(shí)別率［3］。例如限定車牌頭的字符，車牌各位字符的識(shí)別優(yōu)先級(jí)等等。在應(yīng)用中，數(shù)字模板與字符模板大致相同，因此此處僅演示數(shù)字模板如圖7所示。

圖6　字符識(shí)別預(yù)處理

圖7　字符識(shí)別

3　硬件設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)上［4-5］，系統(tǒng)通過圖像攝像頭接入原始信息，在CMOS圖像傳感器下將信息傳給USB Camera Android控制器，其又與Flash和SDRAM進(jìn)行雙工連接。對(duì)于圖像采集可以通過PC350攝像頭以V4L的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圖像原始采集，實(shí)際工作表明其有較好的實(shí)現(xiàn)效果。在實(shí)際工作中，為了保障系統(tǒng)的高可靠性，提供了兩路圖像采集可選線路，當(dāng)條件要求較為苛刻時(shí)，系統(tǒng)可以切換到雙目模式。雙目模式對(duì)目標(biāo)可以進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)值校對(duì)以及實(shí)際處理結(jié)果科學(xué)評(píng)估，得出最優(yōu)解。在數(shù)據(jù)傳輸方面，系統(tǒng)主要采用OV511USB Camera控制器、CMOS圖像傳感器以及512K的RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)處理傳輸。為了確保圖像處理的速度及計(jì)算的效率，Android數(shù)據(jù)中心通過USB進(jìn)行數(shù)據(jù)控制以及收發(fā)，整個(gè)過程由USB Camera控制器提供相應(yīng)的功能。

4　結(jié)束語

本文提出一種基于Android平臺(tái)的車牌識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)通過VC++在Android平臺(tái)的程序編寫實(shí)現(xiàn)算法，算法則通過車牌圖像預(yù)處理、車牌定位以及車牌字符分割識(shí)別得出最優(yōu)解。同時(shí)，給出了硬件設(shè)計(jì)思路，為相關(guān)車牌識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一種思路。

［1］曲延鋒，徐健，李衛(wèi)軍，等.有效去除圖像中脈沖噪聲的新型濾波算法［J］.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2003（04）：397-304.

［2］牛曉霞，王成儒.基于DCT域的公路車牌定位算法［J］.微處理機(jī)，2010（04）：75-82.

［3］賈曉丹，李文舉，王海姣.一種新的基于Radon變換的車牌傾斜校正方法［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2008（03）：245-248.

［4］張懷柱，尹傳歷，宋建中，等.基于DSP的嵌入式顯微圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2008（1）：30-34.

［5］李志能.基于ARM和DSP的嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2005.

（編輯：阮毅）

Design and Realization of License Plate Recognition System

XU Hai-ming
（Guangdong Finance Institute，Guangzhou 510445，China）

In this paper，a license plate recognition system based on Android system is designed,through the license plate recognition preprocessing，license plate locating，character segmentation.And recognition of license plate recognition algorithm is put forward after research has good fault tolerance and robustness.The related system is analyzed，and points out the program of system Based on VC++.

license plate recognition；Android；VC++

TP273

A

1009-9492（2015）01-0066-03

2014-07-08

徐海銘，男，1988年生，廣東潮州人，大學(xué)本科，講師。研究領(lǐng)域：汽車信息化。