一种基于梯度模板特征车牌识别算法-license plate recognition algorithm base on gradient template feature.docxVIP

1绪论1.1研究背景及意义随着社会经济的持续发展，我国机动车数量处于较高的增长速度。然而交通运输领域的基础设施建设还远远落后于车辆数量的快速增长，由此造成了一系列的社会问题，交通拥堵已成为大中城市的普遍现象。智能交通（IntelligentTransportationSystems，ITS）系统是一种将先进的计算机处理技术，信息通讯技术、电子传感技与控制技术等有机地结合而建立起来的，运用于交通运输体系的智能化系统，它能够提高交通资源的利用率，提升交通运输效率，缓解交通堵塞，降低能源消耗。因而智能交通系统作为当今各国的热点研究问题，受到了广泛的重视，发展十分迅速。车辆牌照识别（licenseplaterecognition，LPR）技术作为智能交通中的一个重要概念，是实现交通监控与管理自动化的主要技术之一。通过车牌牌照识别技术，可以对车辆牌照进行自动定位并对车牌号码进行识别，而其作为一种重要的信息获取手段，为交通监控与管理系统提供重要的数据信息，使得交通的现代化管理成为可能，是智能交通发展中的重要的一环。LPR系统具有广泛的应用前景，可以应用在停车场信息管理，交通流量监控，高速公路收费站，被盗车辆查询，违章车辆监控等场合。在本文中，车辆牌照识别系统作为交通监控管理信息系统的一个重要组成部分。该交通监控管理信息系统能对路面车辆进行智能识别与目标跟踪，在对监控场景进行交通规则设置后，一旦车辆违反相应交通规则，该系统会自动进行违规事件检测与智能判断，并根据车牌识别系统的识别结果自动生成违规记录。因此，车牌识别的准确率对应交通监管系统的整体表现有着重要的影响。该交通监控管理信息系统的主要功能模块如图1-1所示。其中各模块的功能如下：车辆识别：对监控视频中的车辆进行识别，其结果输入车辆跟踪模块；车辆跟踪：根据车辆识别的结果对车辆进行跟踪；车牌识别：根据车辆识别或者车辆跟踪的结果对车辆的车牌进行定位和识别；交通规则设置：根据不同的监控场景与监控要求对待监控场景中的各种情况进行相应地交通规则设置；交通规则判断：根据车辆跟踪的结果动态地对车辆行为进行判断，同时依据已经设置的情况对车辆是否违规进行判断；数据存储：把车牌识别信息，车辆跟踪信息，车辆违规信息等数据写入后台数据库；数据查询：根据用户需求对数据库中的数据进行查询与回放。图1-1交通监控管理系统模块划分车牌的识别在交通监控自动化的工作中具有一定的特殊性，也面对了以下几项主要的难点：（1）车辆牌照本身的特殊性。由于我国车牌类型多种多样，不同车辆车牌的相对位置，相对尺寸也不尽相同，同时车牌本身在处于不同状态下也会有很多的不同表现，如出现车牌的损坏，车牌的污染等，都有可能对车牌的识别造成严重的影响。（2）交通监控场景的特殊性。由于交通监控场景的多样化，以及不同监控场景的复杂程度与面对的任务不同，车牌识别任务应该对各种场景的情况产生对应的反应。其中，需要应对不同天气状况，如雨雪，沙尘天气，还需应对不同的光照强度状况，如图阴天，晴天，还包括不同时段的不同光照角度等特性的状况。这些都是图像处理与分析领域的研究难点问题。（3）待处理数据的多样性。在对基于流媒体的数字图像进行处理和分析时，由于视频图像捕捉设备的性能指标不尽相同，会造成待处理数据的分辨率，对比度，灰度级等各项质量指标的差异，因此这也是一个需要关注的问题。（4）系统本身的特殊要求。在前文所述的交通监控管理系统中，车牌识别模块作为一个重要的信息出口，其性能与效率会对整个系统的表现产生较大影响。同时，作为整体系统靠后的处理模块，车牌的识别对前面工作的结果也具有较高的依赖性，因此需要考虑到其他模块，如车辆识别，车辆跟踪的影响。结合上文所述，本文在进行车辆牌照识别的算法研究时，需要结合具体工作所要面临的各种困难进行算法的分析与设计，一个重要的目标就是使得研究的算法能够在一定程度上应对其中的某些困难。1.2国内外研究状况在目前，车牌识别技术在研究中已经获得较大程度的发展，但是，由于现实场景的复杂性与多变性，车牌识别技术的实际应用还不能达到较高的水准对于车牌识别算法的研究还有待进一步深化和发展。在车牌定位算法的研究中形成了一系列的研究方法，其中包括：（1）基于数学形态学操作的车牌定位方法[1,2]，该方法使用数学形态学中的腐蚀，膨胀等操作对车牌区域进行提取。（2）基于车牌边缘信息的车牌定位方法[3]，该方法基于图像的处理与分析，利用车牌区域的边缘信息对图像进行扫描，并对车牌区域进行直接的定位。（3）基于颜色的车牌定位方法[4,5]，该方法利用车牌区域的固定颜色对车牌进行定位，其中，一些方法把颜色空间从RGB空间扩展到了HSV空间[6-8]。（4）基于投影的车牌定位方法[9]，该方法利用车牌区域的排列特征，通过其在行列上的投影对车牌区域进行定位。（5）利用