基于MATLAB的车牌分割及数字识别系统 - 毕业论文设计40论文41 -(3)

2019-07-13 17:59

某方向上的投影可用该方向上的积分表示。积分公式如(2-8)所示:

R(?,x')??lG(x'cos??y'sin?,y'cos??x'sin?)dy' (2-8)

其中R(?,x')为?的周期函数,T=180°,且??[0°,180°]。坐标变换的公式如(2-9)所示:

?x'?xcos??ysin? (2-9) ?y'??xsin??ycos??Radon变化所检测的直线是R(?,x')在坐标(?,x')的峰值,可根据横坐标和纵坐标确定一条直线。 2.3.3 分割算法

字符分割实质上是把车牌上的字符分割成一个个单个的字符,传统的字符分割方法有投影法[16-18]、模板匹配法、聚类分析法[19-20]。由于投影法比较准确、编程较简单,且易于实际操作,能满足在复杂环境下,所以本文采用的是投影法分割车牌字符。 投影法的具体操作如下:

(1)对灰度化的车牌图像从下向上逐行扫描,逐行统计出像素值为 255 的像素的个数,当其个数大于 7时(车牌有 7 个字符),认为寻找到车牌字符的下边界,同理,找到车牌的上边界。去除车牌字符上下边界以外的区域,之后设车牌的高度为 ,简称OCR)系统问世,但在当时也只是商业界的数据处理手段。20世纪50年代中期以后,商业OCR机并正式开始投入市场。自50年代后,人们开始研究印刷体字符,随着算法的日益完善,到80年代末90年代初字符识别已经发展到可以识别出手写字体。在当时看来,手写汉字的识别成为字符识别的最终目标之一。到1992年时,单个字符的手写体达到较高的识别率,特别是数字的识别率接近95%,于是识别系统开始步入市场。

虽然国内对车牌字符研究起步较晚,但国外在字符研究方面早已有所成就,如英国、日本、德国、加拿大等不少国家已经研究出适合本国的车牌识别系统,并且拥有比较高的字符识别率和比较少的识别时间。由前文可知,车牌识别系统中最为关键的技术是字符识别,字符识别中的主要指标是识别率和识别时间。目前,国内外的车牌字符识别的方法[21]主要有模板匹配字符识别算法、神经网络字符识别算法[22]、统计特征匹配法、支持向量机模式识别算法等几种方法,其中最早使用于车牌识别的是模版匹配字符识别

算法,然而目前最受研究者和学者们青睐的时神经网络识别算法。

随着我国的数字图像处理技术的发展以及实际应用,我国利用数字图像处理技术对字符进行处理识别的技术也有所进展,目前国内比较具有代表性的研究院、高校有清华大学、北京信息工程学院、中字汉王、北京邮电大学、沈阳自动化等。

3.2 车牌数字特点

目前,我国的车牌主要分为蓝底白字和黄底黑字两种[23]。一般情况下,国内轻型车所使用的是蓝底白字车牌,常常用于一些中小型的民用汽车,也是目前国内最为常见的车牌。大型车辆一般所采用的是黄底黑字车牌,通常是大型民用汽车、重型载重车辆,这种车牌与蓝底白字的车牌相比较少,但也是我国常用车牌。除此以外,我国还存在一些比较特殊的车牌,例如使馆车牌、领馆车牌、军车车牌等。目前,我国车牌的具体规格,如表3-1所示:

表2-1 车牌格式

分类 大型民用汽车 小型民用汽车 公安专用汽车 武警专用汽车 大使馆外籍汽车 领事馆外籍汽车 外籍汽车 实验汽车 学习汽车 临时牌照

外廓尺寸(mm) 440*140440*220 黄底黑字 440*140 440*140 440*140 440*140 440*140 440*140 440*140 440*140 蓝底白字 颜色 面数 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 白底红“GA”、黑字 白底红“WJ”、黑字 黑底白字及空心“使”字 黑底白字及空心“领”字 黑底白字 白底红字,数字前有“试”字 白底红字,数字前有“学”字 白底红字,数前有“临时”字

汽车补用牌照 车辆移动证

白底黑字 白底红字 2 2 本文主要分析蓝底白字和黄底黑字的车牌,具有以下几个特点:

(1)车牌拍照一共七位,第一个为汉字,一般为各个省级行政区的简称; (2)第二个字符一般为英文字符,作为地市一级代号,后五位是数字和字母的排列组合;

(3)车牌大小尺寸高度统一为140mm左右,宽度统一为均为440mm,字体规范、科学、容易辨认;

(4)字符总长度409mm,单个字符宽度45mm,高度为90mm,第二三个字符之间的间隔是34mm.

这也就是说标准的车牌字符识别可以分为三部份,按照车牌上的七个字符的排列原则可知,首位是省名缩写的汉字,接下来是因为字母,接下来的一位可能是数字也可能是字母,末四位是数字。所以车牌的额构造大体为“S1X1 X2X3X4X5X6”的车牌中,其中S1代表着省级行政区(汉字)的集合,可能出现的汉字集合为{湘,苏,皖,京…};

X1为车牌所在地的英文字母代码的集合,构成的集合时出I以外的25个字母{A,B,

C…};X2X3可能是数字也可能是字母,所以有34个字符构成{0,1,…,9,A,B,…Z};

X4X5X6只可能是数字,所以可能的集合时{0,1,2,…,9}。

3.3 基于神经网路的车牌数字识别

由于字符识别率是车牌识别研发成功与否的关键指标,可知字符识别在车牌识别系统中的作用是极其重要的,字符识别的主要涉及到特征提取和识别方法两方面,并且两者是继承互补的关系。经过训练后的神经网络不仅可以有效地提取信号、图像等感知模式的特征,还可以调试现有的启发模式识别系统,使其更好的解决不变量探测、自适应、抽象或者概括等一些常见问题,也就是说神经网路可以很好的应用于数组识别系统算法的设计之中。

预处理好以后的饿图片,需要使用神经网络对样本进行训练,本文中所使用的是前

馈后向传播网络(BP网络)[20-22]。BP网络的设计主要包括了输入层、隐层、输出层以及各层之间的传输函数的设计。

BP网络用于模式分类是基于以下原理,首先,隐层将输入模式空间的样本映射到隐层模式空间;其次输入层将隐层模式空间的输出模式样本映射到输出模式空间;最后,根据判断依据判决规则决定决策空间,进行模式分类。结构示意图如图3.1所示:

图3.1 BP网络结构图

其中单个的神经元结构如图3.2所示:

图3.2 单个神经元结构图

(k)(k?1)yy设第k-1层中第i个神经元的输入为i,输出为j,则输入与输出的关系如

公式3-1所示:

k?1y(k)?f(?ω(k?1)y(k?1)?θ(k))jijiji?1 (3-1)

式中:?(k?1)是第k-1层第i个神经元到第k层的第j个神经元的连接权值;Nk是第k

ijN层神经元的数目;?(k)是第k层神经元的阈值;f(x)是神经元的传递函数。

j尽管BP网络在模式识别中取得相对比较大的成功,但还是存在一些不足:学习率与稳定性的矛盾、学习率的选择缺乏有效的方法、训练过程可能陷入局部最小网络、没有确定隐层神经元数的有效方法。这需要我们不断地改变训练方法,从而找到比BP网络更适合字符识别的神经网络,以便提高字符识别的精度、准确率以及时间。


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