基于嵌入式的車牌識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙凌雪++陳克然++劉存真

摘 要現(xiàn)今，隨著汽車業(yè)和交通業(yè)的發(fā)展，汽車的數(shù)量每天都在以指數(shù)倍數(shù)遞增，所以對(duì)于汽車的管理和控制越來越重要。隨著科技的發(fā)展，人們研究出了一項(xiàng)基于嵌入式的車牌識(shí)別的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)ζ嚨能嚺七M(jìn)行識(shí)別，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能夠加強(qiáng)人們對(duì)于汽車的管理。本文通過對(duì)車牌識(shí)別系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析，提出了一種基于嵌入式的車牌識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其中包括車牌底色檢測(cè)算法、字符分割法和字符識(shí)別算法。最后對(duì)嵌入式的車牌識(shí)別系統(tǒng)的硬件功能進(jìn)行了劃分和闡述。

【關(guān)鍵詞】嵌入式 車牌識(shí)別系統(tǒng) 圖像處理 字符識(shí)別

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化速度的加快，汽車的數(shù)量每天都在以指數(shù)倍數(shù)遞增，同時(shí)交通事故也在與日遞增。智能交通系統(tǒng)是解決這一問題的關(guān)鍵措施之一，智能交通系統(tǒng)涵蓋了交通信息服務(wù)、交通管理、公共交通、車輛控制、貨運(yùn)管理、緊急救援等等一系列內(nèi)容。其中車牌識(shí)別系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)中一項(xiàng)很重要的內(nèi)容，對(duì)它的研究可以維護(hù)我國(guó)交通的順暢和安全，對(duì)于車輛的自動(dòng)化管理具有很重大的意義。本文通過對(duì)車牌識(shí)別系統(tǒng)的闡述和分析，研究和實(shí)現(xiàn)了一種基于嵌入式的車牌識(shí)別系統(tǒng)。

2 車牌識(shí)別系統(tǒng)的現(xiàn)狀

由于車輛的劇增，車牌識(shí)別系統(tǒng)具有很大的實(shí)用價(jià)值并且具有很遠(yuǎn)大的意義。從上個(gè)世紀(jì)八十年代開始，人們就對(duì)車牌識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行和關(guān)注和研究，車牌識(shí)別系統(tǒng)最主要的內(nèi)容就是利用圖像處理技術(shù)對(duì)車牌的圖像進(jìn)行識(shí)別和分析，提取出車牌的信息。現(xiàn)今，人們已經(jīng)利用不同的方法實(shí)現(xiàn)了車牌識(shí)別，并且取得了很大的成就，但是軟件實(shí)現(xiàn)的成本相對(duì)較高。本文將車牌識(shí)別和嵌入式系統(tǒng)結(jié)合在一起，能夠有效的節(jié)省設(shè)計(jì)的成本，提高系統(tǒng)的性能。

3 車牌識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1 車牌識(shí)別系統(tǒng)的圖像識(shí)別

一個(gè)完整的車牌識(shí)別系統(tǒng)必須包括五個(gè)部分，分別是獲取圖像、信息預(yù)處理、定位車牌、分割字符、字符識(shí)別。

在采集車牌信息時(shí)，必須采集到完整的車牌圖樣，我們可以使用手機(jī)、攝像頭、相機(jī)等等電子產(chǎn)品來收集車牌圖片。當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，系統(tǒng)采集車輛的車牌信息并將車牌信息傳輸?shù)诫娔X端。

在采集到車牌的信息時(shí)，我們需要定位我們需要的那一部分車牌信息，對(duì)它進(jìn)行分割和讀取。在這里，對(duì)車牌定位的精度要求是很高的，這也關(guān)乎我們后期對(duì)圖片的處理結(jié)果。

車牌包含的信息是多個(gè)字符，想要對(duì)車牌進(jìn)行識(shí)別，首先我們需要將車牌的多個(gè)字符進(jìn)行分割處理。

字符分割技術(shù)將車牌的多個(gè)字符分割為單一字符，我們利用識(shí)別技術(shù)對(duì)字符進(jìn)行識(shí)別。主要的識(shí)別技術(shù)有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和模塊匹配法等。目前最重要的是必須提高系統(tǒng)的識(shí)別率。

3.2 車牌的底色檢測(cè)

車牌顏色不是單一的，所以在識(shí)別的過程中我們還需要對(duì)車牌的顏色予以區(qū)分。通過我們對(duì)車輛車牌的研究發(fā)現(xiàn)，車牌的底色一般為藍(lán)色或者黃色，而車牌上字符的顏色一般為白色或者是黑色。我們根據(jù)RGB模型對(duì)車牌的顏色進(jìn)行檢測(cè)，通過檢測(cè)區(qū)域的像素點(diǎn)與RGB模型的關(guān)系我們就可以區(qū)分出檢測(cè)區(qū)域的顏色。因?yàn)檐嚺频咨妥址伾趨^(qū)域的位置和比例是不一樣的，我們可以根據(jù)各個(gè)顏色面積和位置的不同區(qū)分出底色和字符的顏色。

3.3 車牌字符分割

車牌分割就是將一連串的字符分割成單獨(dú)的一個(gè)一個(gè)的字符。車牌字符的分割在車牌識(shí)別系統(tǒng)中占據(jù)了很重要的地位。

字符的邊框區(qū)域?qū)ψ址R(shí)別存在很大的影響，所以在字符分割中需要將多余的區(qū)域分割出去。本文中采用了字符分割算法對(duì)車牌的字符進(jìn)行分割。字符分割算法是通過對(duì)圖形的掃描確定進(jìn)入到字符區(qū)域的第一個(gè)像素點(diǎn)的坐標(biāo)和出去圖像區(qū)域的第一個(gè)像素點(diǎn)的坐標(biāo)，以這兩點(diǎn)的坐標(biāo)確定字符的大致位置以及字符的高度。

我們采取同樣的方法確定字符的左右坐標(biāo)和寬度。在確定了字符的高度和寬度之后，對(duì)字符進(jìn)行分割。

3.4 車牌字符識(shí)別

我國(guó)的車牌字符是由24個(gè)英文字母、10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字和各地的省會(huì)簡(jiǎn)稱組成的。同時(shí)每一類的字符在車牌上都對(duì)應(yīng)著不同的位置。所以我們將字符分為漢字、字母和數(shù)字三類進(jìn)行區(qū)分。字符識(shí)別的方法有很多，本文采用的識(shí)別方法是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過構(gòu)造一個(gè)三層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)分割的字符進(jìn)行識(shí)別。字符識(shí)別中對(duì)特征值的選取是非常重要的，特征值選取的好壞直接關(guān)系到識(shí)別的準(zhǔn)確度。

4 車牌識(shí)別系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

車牌識(shí)別系統(tǒng)的主要工作流程就是對(duì)獲取車牌圖像，通過嵌入式系統(tǒng)對(duì)車牌圖像進(jìn)行預(yù)處理、對(duì)圖像進(jìn)行分割和識(shí)別。為了完成整個(gè)系統(tǒng)流程，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括以下模塊，攝像頭、CPU、RAM、LCD顯示屏、各種網(wǎng)絡(luò)接口等等。其中攝像頭是用來捕捉圖像的，CPU是用來處理圖像信息的，RAM是用來存儲(chǔ)信息的，LCD顯示屏是用來顯示我們捕捉到的車牌圖片信息的，各種網(wǎng)絡(luò)接口是用來實(shí)現(xiàn)程序下載、在線監(jiān)控等功能的。

5 總結(jié)

本文通過對(duì)車牌識(shí)別系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今車牌識(shí)別系統(tǒng)雖然發(fā)展較為成熟但是成本較為昂貴。所以本文在其基礎(chǔ)上提出了基于嵌入式的車牌識(shí)別系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠提高識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別性能和降低設(shè)計(jì)的成本。然后，文章從車牌識(shí)別系統(tǒng)的圖像識(shí)別、底色檢測(cè)、字符分割、字符識(shí)別四個(gè)方面論述了車牌識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。最后，文章對(duì)車牌識(shí)別系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹和分析。通過實(shí)驗(yàn)表明，本文采用的基于嵌入式的車牌識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全可靠，在提高字符識(shí)別正確率的同時(shí)還能提高字符識(shí)別的速度。這一方法的實(shí)現(xiàn)對(duì)車牌識(shí)別系統(tǒng)的研究具有很重大的意義。

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作者單位

河北工業(yè)大學(xué)控制學(xué)院 天津市 300401