车牌识别系统设计及MATLAB仿真

公路车牌识别系统设计及MATLAB仿真

摘 要

近些年，作为智能交通的关键组成部分，车牌识别系统也受到越来越多国家的重视。车牌识别系统不仅能够应用到停车场的管理系统、高速公路的管理系统以及小区车辆管理的系统等一些智能领域，而且对未来国家的安全发展有有重大的意义。

本文在对当前车牌识别系统学习的基础上开发一个基于MATLAB的车牌识别系统。整个测试平台的软件部分利用MATLAB的M语言编写。其中图像处理用到MATLAB灰度图函数rgb2gray、基于Robert算子的函数edge及图像平滑处理函数imclose；图像分割进行了图像膨胀、图像腐蚀；然后用垂直投影法进行字符分割；最后字符经过归一化，进行字符的匹配识别，最终实现了仿真。

关键词：MATLAB；字图像处理；牌识别系统

目 录

第一章 绪论..................................................................................................................... 1 1.1国内外车牌识别技术现状 ..................................................................................... 1 1.2程研究的目的 ......................................................................................................... 2 1.3MATLAB简介 ......................................................................................................... 2 第二章 设计原理及系统概述......................................................................................... 6 2.1设计原理 ................................................................................................................. 6 2.2系统概述 ................................................................................................................. 6 第三章 高速公路车牌识别系统设计及MATLAB仿真步骤 .................................... 13 3.1图像获取 ............................................................................................................... 13 3.2图像处理 ............................................................................................................... 13 3.3移除小对象 ........................................................................................................... 15 3.4车牌区域的边界值计算 ....................................................................................... 16 3.5字符分割 ............................................................................................................... 16 3.6字符识别 ............................................................................................................... 17 第四章 仿真结果分析................................................................................................... 19 4.1车牌定位、图像读取及其图像处理 ................................................................... 19

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4.2车牌字符分割及其图像处理 ............................................................................... 20 4.3车牌字符识别 ....................................................................................................... 20 总 结............................................................................................................................... 22 附 录............................................................................................................................... 23 参考文献......................................................................................................................... 32 致谢................................................................................................................................. 33

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高速公路车牌识别系统设计及MATLAB仿真 第一章 绪论

第一章 绪论

1.1国内外车牌识别技术现状

随着经济社会的迅速发展，人们生活水平的提高，机动车辆的数量也越来越多。为了提高车辆的管理效率，缓解交通压力，我们必须找到一种解决方案。而作为汽车“身份证”的车牌是确定汽车身份的不二选择。

早在上世纪的70年代，英国能够就在实验室完成了“实时车牌检测系统”的广域检测及开发。发展到如今，国外对车牌检测技术的研究已经取得了一些引人注目的成果。如Yuntao Cui［1］提出的一种车牌识别系统，在实现车牌定位之后，通过马尔科夫场来完成车牌特征的提取和二值化，其正确识别率达到了比较高的水平。Eun Ryung等［2］利用颜色中的分量，进行车牌的识别，他们提到了三种方法：第一，利用Hough来实现边缘检测定位识别；第二，利用灰度值变换的车牌识别算法；第三，利用HLS彩色模式开发的车牌识别系统。由于开始这方面研究的时间较早，日本在车牌图像的获取方面也进行了大量的研究。Luis［3］开发的车牌识别系统已经应用于公路收费站，一般天气下识别率高达90%以上，即使天气情况不好，其正确识别率也在70%以上。

1990年，美国智慧交通学会 CITS America 首次提出智能交通系统（ITS）的概念。如今，在发达国家的一些大城市，智能交通系统已经广泛运用到收费站和高速公路系统。车牌识别系统集摄像、计算机信息处理、图像处理和图形识别技术于一体，成为智能交通管理系统中关键组成部分。车牌识别系统在车辆管理及交通安全管理中都具有很重要的意义。车牌自动识别技术在车辆过路、过桥全自动不停车收费、交通流量控制指标的测量、车辆的自动识别、高速公路上的事故自动测报、不停车检查、车辆的定位、汽车的防盗、稽查和追踪车辆违规、违法行为、维护交通和城市治安、防止交通堵塞、提高收费路桥的服务速度、缓解交通紧张状况等方面将会起到积极的作用。尽管我国在车牌识别系统领域的研究起步相对较晚，但随着智慧交通技术在全世界的兴起，我国在智慧交通也取得了一些成就，技术也慢慢步入了应用的阶段。与此同时，我国对智慧交通技术的研究投入了大量的精力，使智能交通技术的研究步入了快速发展期。其中，中科院自动化所的刘志勇等［4］开发的系统在总量达到3180的一个样本集中，使车牌正确定位的概率高达99.42%，而其正确切分的概率也达到了94.52%。后来，汉王公司采用这套系统作为车牌识别系统，取得了相当好的效果。还有南京大学的熊军等［5］提出了一种建立在字符纹理特征之上的新定位算法，其准确率有95%。此外，华中科技大学的陈振学等［6］提出一种新颖的用于车牌图像中进行字符分割与字符识别的算法，通过一维循环清零法，再对垂直投影图进行扫描，能够有效的清除杂点和间隔符，其正确率高达96.8%。另外，浙江大学的张引、潘云鹤等［7］提出了彩色边缘操作数ColorPrewitt及彩色边缘检测和区域生长相结合的一种拍照定位算法ColorLP，不仅算法简单，而且能够全面作用

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高速公路车牌识别系统设计及MATLAB仿真 第一章 绪论

于色彩空间的三个分量上，还能使检测出的牌照区域与背景的剥离更加容易。但由于其计算量和存储量都较大，难以达到实时性的要求。此外，当车辆区域的颜色与附近比较接近时，定位的失误率会增加。

当前，全球许多国家都在大力发展适用于本国汽车牌照的车牌识别系统研究，美、日、韩等经济发达的国家已有相关系统（基于传感器的）问世。考虑到引进这些系统不仅费用比较高，而且由于各国车牌和实际的交通情况不同，引进的系统通常无法满足我国城市的要求。虽然我国市场上已出现了相关的产品开始使用，但是其在后续的处理上依然很大程度需要人工的帮助，因此对车牌识别系统的研发不仅当前而且在将来一段时间都会处在高科技科研的最热门领域。因为能够完成车牌识别系统的开发设计而应用到实际生活中，不仅具有相当重大的学术意义，还有十分积极的社会和经济效益见文献[8]。

1.2程研究的目的

车牌识别技术是建立在图像处理、图像识别、计算机等技术的基础上的智能识

别系统，它基于每一个汽车只有唯一的车牌号码的特征，通过对摄像机拍摄的车辆图像的处理进行车牌号码的识别。在不对汽车造成影响的情况下利用计算机自动实现车牌的识别，进而大大降低交通管理工作的难度。

同时本设计的高速公路车牌识别系统基于MATLAB应用软件的基本知识和相关程序设计方法，通过解决实际应用问题，来进一步加深对理论知识的掌握，并把所掌握的知识系统、高效的运用到实践中来，把理论与实践的相结合，加深对知识的理解。同时增强独立编程的能力，并在实践中不断发现问题解决问题，完善理论基础，提高自己的综合能力。

1.3MATLAB简介

MATLAB 是美国MathWorks公司的产品，是用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB其实是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，与Mathematica、Maple并称为数学的三大软件。MATLAB无论在数学类的科技应用软件中，还是在数值的计算方面都首屈一指。MATLAB也可以实现矩阵的运算、函数的绘制以及实现算法、用户接口的创建、与其它编程语言程序的连接等，主要应用在工程计算、自动控制、信号检测、信号处理、图像处理、金融建模的设计和分析等领域。 MATLAB中基本的数据单位是矩阵，由于它的指令表达式和数学、工程中常用的形式非常的相似，因此采用MATLAB来解觉问题要比采用C，FORT等语言解决相同的问题要简捷得多，而且mathwork也拥有Maple等软件的优点,这使MATLAB

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