一、车牌区域的检测
对车牌区域检测需要运用车牌区域所特有的属性。车牌区域的检测本身是一个模式识别的问题。
按照模式识别原理,应找到车牌区域图像的固有且与图像其它区域不易混淆的属性,并且所使用的属性在各种环境下的摄取图像中具有稳定性。
我们曾试图采用类似的颜色信息方案,但经实际使用与观察分析。我们发现使用颜色信息仍有许多实践中无法控制而造成检测性能不稳定的因素。首先车牌本身的基色就是多种多样的,如蓝色、白色、黄色、黑色是国内车牌常用的颜色。仅就蓝色一种,就有明显的差别,如河北省的车牌使用翠蓝色,而北京市的车牌则是较深的蓝色。其次各种车辆的颜色也是五花]kl'-J的,因而车牌的颜色与汽车或环境中其它物体的颜色就可能很相近,产生混淆;另外关照条件、摄象机质量等因素也对图像的颜色特征有影响,综合了以上各种因素,我们没有采纳使用颜色为主特征的车牌区域检测方法。
另一种定位车牌区域的方法是利用车牌的矩形边缘特征,通过在图像中检测水平和垂直方向的直线段,近而寻找这些线段有可能组成的矩形,利用这些矩形的比例和位置特征定位车牌区域。但通过我们对各种车辆图像的研究,发现许多牌照有不同程度的倾斜、磨损、变形,致使其边缘模糊、扭曲,甚至断裂,要想完整地提取四条边缘是很困难的。另外上诉算法对倾斜车牌的适应能力也较弱。
通过以上分析,我们感到在各种条件下车牌所在的图像区域最稳定可靠的信息是它具有丰富的边缘,因此我们设计的算法是以对边缘信息的分析为基础的。
车牌背景色和字符色之间的对比度比较明显,而且在车牌中几个字符连续出现,在水平方向上形成一一一系列明暗交替的模式,利用这一特征就可以在图像中对车牌所在的区域进行粗定位。为了提取这种特征,我们设计了一个水平方向上的一维梯度算子:
上式中R,d的选取与图像中车牌的大小有关,T为一阈值,用于对所选取图像的对比度进行控制。
R,d,T的选取可以根据输入图像的实际情况进行调整,只要保证R/2+d大于车牌中字符笔画的宽度即可起到加强车牌区域边缘特征的作用,而根据车牌字符色与底色的对比度,T值一般可在30~50之间选取。为了方便下一步的处理,先对图像进行二值化,阈值选图像的平均亮度值即可。用上诉梯度算子处理后的图像,车牌区域得到明显加强(图I)。
从上图可以看出车牌区域经过梯度运算后呈现为一连续的矩形区域。但图像中还存在其它类似的干扰因素,如车灯、各种字符和图形的标志等,为了进一步提取车牌区域,我们才用形态学的方法对图像进行了一系列的处理,检测出一系列大小适当的矩形区域,这通过下面一组函数实现:
NormalDilation(LONG Size)
HoriOpen(LONG Width)
HoriDilation(LONG Width)
VertOpen(LONG Height)
VertDilati0n(LONG Height)
其中NormalDilation为膨胀运算,结构元素为边长为Size的矩形,目的是填充车牌区域中的“小洞”。HoriOpen和HoriDilation的结构元素为高为1。宽为Width的矩形,用于选定具有一定宽度的区域。VertOpen和VertDilation的结构元素为宽为1。高为Height的矩形,用于选定具有一定高度的区域。经过上面的运算,图像呈现出图2的形态,几个可能的车牌区域被确出来。
二、从侯选队列中筛选车牌图像
通过上面初选的过程.我们得到一组可能的车牌区域的图像(一般不超过10个),除了正确的车牌图像,其中往往还包括车灯,各种商标、标志,散热片等边缘特征也比较丰富的地区。我们主要通过考察图像投影直方图的若干特征对侯选队列进行筛选。
图3显示了侯选队列中的4个图像、每个图像的投影直方图和相应的特征值。其中特征值最大的一副图像即可认定为车牌,特征值的计算方法如下:
Feature= (UpLength+DownLength)*1000,width
其中UpLength为直方图中所有从波谷到波峰的路径的总长度。即所有”上坡”的总长度;Down—Length为直方图中所有从波峰到波谷的路径的总长度,即所有”下坡”的总长度;Width为图像的宽度。
用于消除图像宽度不同对特征值的影响;1000为一个规范化因子。在计算“上坡”。和“下坡”路径的长度时,我们还设定了一个阈值,用于过滤掉那些过于“矮”的“山峰”。这个特征值基本上反映了车牌中若干字符交替出现的特征。能够较准确地筛选出正确的车牌图像。
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