攝像頭車牌號(hào)識(shí)別原理及具體實(shí)現(xiàn)方法

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嵌入式汽車身份自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) 一、項(xiàng)目介紹 （研究目標(biāo)、研究背景及現(xiàn)狀、工作原理和方案設(shè)想、計(jì)劃進(jìn)度安排等） 見(jiàn)附錄。 二、項(xiàng)目自我評(píng)價(jià) 1、先進(jìn)性： 在數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC時(shí)代，隨著嵌入式處理器性能的不斷提高，高性能的處理器已經(jīng)能滿足復(fù)雜算法應(yīng)用和其他復(fù)雜功能應(yīng)用，嵌入式將不可避免得走進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域。另一方面，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和北京奧運(yùn)會(huì)的舉行，“交通智能化”將毋庸質(zhì)疑的成為熱門話題。由于交通行業(yè)的特殊性，其對(duì)ITS設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、使用條件都有苛刻的要求，而嵌入式恰好能夠滿足此要求，因此嵌入式智能交通設(shè)備的大范圍應(yīng)用是必然趨勢(shì)。嵌入式汽車身份自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)是智能化交通管理系統(tǒng)的重要組成部分，是嵌入式技術(shù)與汽車身份識(shí)別技術(shù)的完美結(jié)合，他涵蓋了嵌入式車牌識(shí)別、嵌入式車標(biāo)識(shí)別以及汽車顏色識(shí)別三大主體功能，力求將汽車目標(biāo)一次性鎖定。 它擁有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、高度獨(dú)立：使用嵌入式技術(shù)，僅通過(guò)通信接口與應(yīng)用系統(tǒng)連接，獨(dú)立性高。 2、功能齊全：同時(shí)識(shí)別汽車車牌、車標(biāo)及顏色，一次性鎖定目標(biāo)，具有現(xiàn)有系統(tǒng)所沒(méi)有的強(qiáng)大功能。 3、可塑性強(qiáng)：前端可與信號(hào)觸發(fā)裝置等上游產(chǎn)品結(jié)合，末端內(nèi)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及多種串口接口以便與下游產(chǎn)品結(jié)合。系統(tǒng)功能與使用范圍得到極大拓展。 4、易于維護(hù)：修理、維護(hù)僅涉及本系統(tǒng)而不影響其他模塊，維護(hù)成本遠(yuǎn)低于同類產(chǎn)品。 5、便攜靈活：設(shè)備高度集成，小巧靈活，使用方便。 2、可操作性和可實(shí)現(xiàn)性： 目前，車牌識(shí)別、車標(biāo)識(shí)別等技術(shù)日趨成熟與完善，相關(guān)資料較易獲取�，F(xiàn)有的嵌入式技術(shù)也比較成熟。故，從技術(shù)難度上講該選題較于其他的前沿科學(xué)容易實(shí)現(xiàn)。選題所涉及的設(shè)備和材料也較易獲得，且成本適中。 3、創(chuàng)新點(diǎn)： 現(xiàn)有的車牌識(shí)別裝置一般使用電腦處理數(shù)據(jù)，有些甚至需要若干臺(tái)電腦合作完成，占用大量空間與資源。即使偶有由嵌入式完成的系統(tǒng)其功能也僅限于車牌識(shí)別或車標(biāo)識(shí)別。本系統(tǒng)創(chuàng)造性地將嵌入式與車牌識(shí)別、車標(biāo)識(shí)別以及汽車顏色識(shí)別相結(jié)合，一次性解決了目前設(shè)備體系臃腫、集成難度大、穩(wěn)定性差，維護(hù)難，功能單一等問(wèn)題。 4、可能存在的問(wèn)題： 目前，主要問(wèn)題是嵌入式集成度及無(wú)線傳輸?shù)木嚯x。我們所設(shè)想的理想情況是：針對(duì)現(xiàn)在大多使用電腦整機(jī)處理數(shù)據(jù)，設(shè)備靈活性差的缺點(diǎn)，開發(fā)出便攜式、數(shù)據(jù)可無(wú)線傳輸?shù)钠�車身份識(shí)別系統(tǒng)。但是由于我們時(shí)間、精力和資金的限制，“便攜的程度”是目前最大的難題。另外車速與景深對(duì)圖像識(shí)別的影響問(wèn)題也是我們可能會(huì)面對(duì)的難題。 三、預(yù)期成果 （成果的具體形式，如：申請(qǐng)專利、公開發(fā)表論文、制作科技實(shí)物（含軟件程序）等，可以同時(shí)有多種成果形式） 我們預(yù)計(jì)我們的實(shí)驗(yàn)成果有以下幾個(gè)方面。 首先，我們計(jì)劃制作出科技實(shí)物，即確實(shí)地完成該嵌入式系統(tǒng)，拿出實(shí)實(shí)在在的成果。 第二，從我們對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)狀的分析來(lái)看，該嵌入式汽車身份識(shí)別系統(tǒng)的市場(chǎng)前景非常樂(lè)觀，故可以將我們的產(chǎn)品申請(qǐng)專利并投入市場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)。 第三方面，由于汽車顏色、車牌、車標(biāo)的組合識(shí)別還沒(méi)有合適的算法，所以在完成本系統(tǒng)的過(guò)程中我們不可避免的要完成算法設(shè)計(jì)，而這部分成果可以通過(guò)公開發(fā)表論文的形式進(jìn)行展示。 因?yàn)槲覀冇?jì)劃完成一個(gè)系統(tǒng)，所以我們需要同時(shí)完成該系統(tǒng)的硬件和軟件兩個(gè)部分。從大的角度來(lái)看，軟件及算法部分的成果可以通過(guò)論文發(fā)表，而硬件方面的成果則可以通過(guò)投入生產(chǎn)和申請(qǐng)專利來(lái)體現(xiàn)。無(wú)疑，我們的成果形式會(huì)比只做軟件部分或者只做硬件部分的選題多。這也是我們的一大優(yōu)勢(shì)。 實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求 經(jīng)費(fèi)預(yù)算 內(nèi)容 用途 預(yù)算金額 預(yù)計(jì)執(zhí)行時(shí)間 CCD攝像部分 前端圖像的獲取，購(gòu)買攝像頭或攝像機(jī) 3000 07.12~ 08.2月 輔助光源 針對(duì)特殊環(huán)境進(jìn)行光線補(bǔ)充 1500 07.12~ 08.2月 圖像采集卡 模擬信號(hào)數(shù)字化 2500 07.12~ 08.2月 嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)施 圖像的處理 4000 08.3~ 08.10月 硬盤錄像機(jī) 視頻信息的存儲(chǔ) 2500 08.10~ 08.12月 顯示裝置 輸出圖像識(shí)別結(jié)果 1500 08.12~ 09.2月 無(wú)線收發(fā)或有線傳輸裝置 信息的傳輸 2500 09. 2~ 09.3月 機(jī)械加工 機(jī)械零件組裝成樣機(jī) 2000 最后階段 合計(jì)：19500元 學(xué)院審批意見(jiàn) 專家委員會(huì)評(píng)審意見(jiàn) 學(xué)校審批意見(jiàn) 附錄一：選題的現(xiàn)狀、背景及意義 自1885年，世界上第一臺(tái)汽車誕生至今，汽車為我們?nèi)粘９ぷ髋c生活的帶來(lái)了翻天覆地的影響。一百多年來(lái)，汽車以其價(jià)格低廉，操作方便等優(yōu)勢(shì)逐漸被大眾所接受，走入了千家萬(wàn)戶。在我國(guó)，每年都有許多人加入有車一族。隨之而來(lái)的自然是越來(lái)越快捷方便的生活方式以及由此引發(fā)的一系列問(wèn)題：汽車盜竊案每年逾萬(wàn)，交通事故時(shí)有發(fā)生……無(wú)疑，汽車需要規(guī)范管理�，F(xiàn)在，我國(guó)的大部分汽車管理工作都是由人來(lái)操作完成的。不難想象，面對(duì)越來(lái)越龐大的汽車隊(duì)伍，人工操作明顯的力不從心。所以“交通智能化”將成為未來(lái)交通管理的必然趨勢(shì)。 要實(shí)現(xiàn)交通智能化怎么可以沒(méi)有“汽車身份”的識(shí)別呢。早在上個(gè)世紀(jì)九十年代初，汽車身份識(shí)別已經(jīng)引起了全世界的廣泛重視，人們開始研究有關(guān)汽車身份證——汽車牌照自動(dòng)識(shí)別的相關(guān)問(wèn)題。幾年后，汽車的另一個(gè)重要的身份象征——汽車標(biāo)志識(shí)別也成為了熱門話題。車牌識(shí)別的一般途徑為：采用計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)對(duì)車牌進(jìn)行分析后自動(dòng)提取車牌信息以確定車牌號(hào)。車標(biāo)識(shí)別則基于邊緣直方圖和模板匹配相關(guān)系數(shù)混合的算法。目前車牌與車標(biāo)識(shí)別的理論已經(jīng)成熟，離線算法識(shí)別率已經(jīng)達(dá)到較高的水平，同時(shí)正向著集成化、智能化方向發(fā)展。 在智能化交通管理系統(tǒng)中，汽車身份識(shí)別相當(dāng)于vc++中的“基類”地位，即智能化交通管理系統(tǒng)中的其他子模塊需要在汽車身份識(shí)別的基礎(chǔ)上進(jìn)行繼承和發(fā)展。所以我們認(rèn)為，汽車身份識(shí)別要求較高的集成度，最好能由可以嵌入到其他系統(tǒng)中的、集成度高的模塊來(lái)完成，如單片機(jī)、CPLD。而現(xiàn)階段的汽車身份識(shí)別大部分卻是依靠計(jì)算機(jī)來(lái)完成的。 另外，由于汽車身份識(shí)別的“基類”定位，使用時(shí)對(duì)“能否唯一的鎖定汽車”以及“能否很快地判定是哪輛車”就有了一定的要求。而現(xiàn)階段的汽車身份識(shí)別卻僅依靠單純的識(shí)別車牌來(lái)完成。市場(chǎng)上存在的也多是車牌或是車標(biāo)的單獨(dú)識(shí)別系統(tǒng)，將二者結(jié)合的系統(tǒng)則非常罕見(jiàn)。而這些單一的系統(tǒng)顯然很難達(dá)到真正的識(shí)別鎖定汽車身份的目的。 結(jié)合智能化交通管理系統(tǒng)的要求，現(xiàn)今汽車身份識(shí)別的現(xiàn)狀以及二者的發(fā)展趨勢(shì)，我們小組選擇了嵌入式汽車身份自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)作為我們本次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的選題。我們計(jì)劃以嵌入式完成汽車身份識(shí)別后，將處理完的數(shù)字信息傳遞到智能化交通管理系統(tǒng)的其他模塊中。用嵌入式代替電腦處理汽車身份識(shí)別將大大提高智能化交通管理系統(tǒng)的集成度，降低成本。區(qū)別于單一的識(shí)別系統(tǒng)，我們?cè)O(shè)計(jì)完成的汽車身份識(shí)別系統(tǒng)將車牌識(shí)別與車標(biāo)識(shí)別相結(jié)合，并輔以汽車顏色識(shí)別。同時(shí)識(shí)別，同時(shí)輸出，從而從多方面判斷并鎖定汽車，力求達(dá)到萬(wàn)無(wú)一失。從而極大地方便了該系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的使用。 公安交管領(lǐng)域，該嵌入式汽車身份自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)可被應(yīng)用在交管系統(tǒng)中。將本產(chǎn)品嵌入到用來(lái)測(cè)速、測(cè)超載的其他交通設(shè)施中，就可以完成一系列的管理工作；與終端電腦處理系統(tǒng)相連，傳輸?shù)氖且呀?jīng)經(jīng)過(guò)處理的數(shù)字信息而非圖片信息，大大節(jié)省了終端電腦的處理時(shí)間和內(nèi)存空間，提高反應(yīng)速度與處理效率，有效解決交管領(lǐng)域人手不足的現(xiàn)狀。 在園區(qū)車輛管理方面，本嵌入式汽車身份自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)將留有端口，使其可以與園區(qū)的業(yè)主入住時(shí)所登記的汽車信息庫(kù)相連。在園區(qū)大門處，安裝我們的車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，以對(duì)進(jìn)出車輛自動(dòng)識(shí)別，然后將數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)庫(kù)并根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的車牌數(shù)據(jù)判斷是否是園區(qū)內(nèi)的車輛，然后分情況處理。這將大大增加園區(qū)汽車的安全系數(shù)，而使用該系統(tǒng)的成本遠(yuǎn)低于使用電腦處理的系統(tǒng)的成本。 關(guān)于停車場(chǎng)管理，我們的嵌入式車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)可以完成智能化管理過(guò)程。將系統(tǒng)安裝在停車場(chǎng)的出、入口處，用來(lái)對(duì)進(jìn)出停車場(chǎng)的車輛進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，而處理后的數(shù)據(jù)將傳入終端電腦，由終端電腦結(jié)合傳入的信息與數(shù)據(jù)庫(kù)判斷是否屬已買（或租）車位的車輛做出相應(yīng)處理。 綜上，我們有理由相信我們計(jì)劃完成的嵌入式車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)可以在未來(lái)的交通智能化管理系統(tǒng)中發(fā)揮舉足輕重的作用，是值得去研究和探索的。 附錄二：工作原理及方案設(shè)想 本汽車身份識(shí)別系統(tǒng)包含車牌識(shí)別、車色以及車標(biāo)的識(shí)別，本系統(tǒng)將使用嵌入式系統(tǒng)完成此三部分的識(shí)別。由于我們剛接觸這部分內(nèi)容，所以想法不是很成熟。 下面將分車牌識(shí)別與車色、車標(biāo)識(shí)別以及嵌入式三個(gè)部分介紹我們的工作原理和方案。 第一部分：車牌識(shí)別 1、總體結(jié)構(gòu) 車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)主要分為三大模塊:（1）觸發(fā)：即前端設(shè)備的數(shù)據(jù)入口處，如測(cè)速系統(tǒng)等。(2)圖像處理部分：分為圖像采集、車牌定位、字符分割和字符識(shí)別四部分。(3)無(wú)線傳輸系統(tǒng)將所處理得的數(shù)據(jù)傳送至后端應(yīng)用系統(tǒng)，如交通違規(guī)管理系統(tǒng)，只能停車場(chǎng)系統(tǒng)，安檢系統(tǒng)等。 2、算法部分 ①前端CCD攝像機(jī)： 原始圖像獲取 由CCD攝像機(jī)及輔助照明裝置組成。獲取圖像質(zhì)量的好壞直接影響到后端處理和識(shí)別的效果. 要獲得比較清晰的圖像, 需要考慮許多影響圖像質(zhì)量的因素, 主要包括: 攝像頭和圖像卡的選取, 攝像機(jī)的位置標(biāo)定, 汽車的車速, 出入單位的汽車車隊(duì)之間的距離, 天氣、光線等情況對(duì)攝像機(jī)所攝圖像曝光量的影響。 判斷是否有車輛進(jìn)入觀測(cè)區(qū) 采用圖像差值法來(lái)判斷監(jiān)測(cè)區(qū)是否有目標(biāo)進(jìn)入，即首先將視頻圖像灰度化，然后比較兩幅圖像對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值，看是否有變化以及變化有多少。 圖像差分只能測(cè)定監(jiān)測(cè)區(qū)中是否有物體經(jīng)過(guò)，但它是否交通車輛，尚未可知。鑒于圖像差分所產(chǎn)生的噪聲、行人、自行車比汽車所占區(qū)域小得多，設(shè)計(jì)尺度濾波器將尺度較小的物體及噪聲濾掉。 ②車牌定位及預(yù)處理 左圖為車牌定位的主要算法。完成基本的車牌定位后，還需要對(duì)車牌進(jìn)行一些基本的預(yù)處理。包括傾斜矯 正與鉚釘和邊框的去除。 I、車牌字符的傾斜矯正 車牌字符分割的難點(diǎn)在有些車牌是傾的，直接分割效果不好，需要做校正。首先求出車牌的傾斜率，根據(jù)此斜率對(duì)車牌做旋轉(zhuǎn)校正。 II、車牌邊框和鉚釘?shù)娜コ? 先驗(yàn)知識(shí)：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)車牌，字符間間距為12mm，第2、3個(gè)字符間間距為34mm，其中，中間小圓點(diǎn)l0mm寬，小圓點(diǎn)與第2、3個(gè)字符間間距分別為12mm。在車牌邊框線的內(nèi)側(cè)，通常有四個(gè)鉚釘，他們不同程度地與第2個(gè)字符或第6個(gè)字符粘連，如果不去除鉚釘，將給第2和第6在字符的識(shí)別造成困難。 將車牌圖像進(jìn)行二值化后，圖像僅黑、白二值。白色像素點(diǎn)(灰度值255)取1，黑色像素點(diǎn)(灰度值0)取0，這里采用的是白底黑字模式。對(duì)車牌圖像逐行進(jìn)行從內(nèi)向外式掃描，當(dāng)掃描到車牌圖像某一行中，白色像素點(diǎn)的寬度大于某一閥值時(shí)(第一個(gè)符合條件的行)，則認(rèn)為是車牌字符的邊沿處，切除這一行以上或以下的所有行。 ③車牌字符分割 右圖為車牌 字符分割的主要 算法。 在此，由于 我們的知識(shí)有限 就不對(duì)這些算法 做具體介紹了。 ④字符識(shí)別方法 字符 識(shí)別是車 牌識(shí)別的 核心部分。 常見(jiàn)的車 牌字符識(shí) 別算法包 括六種。 我們將他 們羅列在 右圖中。 其中，我們比較感興趣的是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的字符識(shí)別算法。下面，我們具體介紹兩種比較簡(jiǎn)單且普遍的算法以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的字符識(shí)別算法。 I、模板匹配車牌字符識(shí)別 中國(guó)車牌的字符模板分為漢字、英文字母和數(shù)字模板，由統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)造并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。模板匹配是將字符模板和標(biāo)準(zhǔn)化了的車牌字符進(jìn)行匹配來(lái)識(shí)別字符。 II、特征匹配車牌字符識(shí)別 車牌識(shí)別的方法中，可利用的字符特征很多，大致可以分為結(jié)構(gòu)特征、象素分布特征及其他特征。 在這里，我們擬重點(diǎn)突破神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，因?yàn)槿斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有非線性描述、大規(guī)模并行分布處理能力、高度魯棒性和自學(xué)習(xí)與聯(lián)想等特點(diǎn)，適用于非線性時(shí)變大系統(tǒng)的模擬與在線控制。具體步驟如下圖所示： 此外，我們還會(huì)嘗試將各種算法結(jié)合起來(lái)，以揚(yáng)長(zhǎng)避短，如：將遺傳算法與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)，既能利用遺傳算法能并行計(jì)算且能快速、全局搜索的優(yōu)點(diǎn)又能克服神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)固有的搜索速度慢且易陷入局部旱熱的缺點(diǎn)等。 由于我們還在大學(xué)二年級(jí)學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)圖像處理的最新算法還不夠了解，我們會(huì)在實(shí)際操作過(guò)程中，選擇一種最優(yōu)的方案并且結(jié)合我們的系統(tǒng)特征提出改進(jìn)意見(jiàn)。 第二部分：車色以及車標(biāo)識(shí)別 ①、車身顏色識(shí)別 顏色特征具有對(duì)圖像本身的尺寸、方向、視角等依賴小、魯棒性高等優(yōu)點(diǎn)，因此在基于內(nèi)容的圖像索引技術(shù)和智能交通系統(tǒng)以及眾多的I業(yè)(如造紙、紡織、印刷等)系統(tǒng)中有著極其重要的應(yīng)用。長(zhǎng)期以來(lái)，由于各種原因，人們提出了數(shù)量眾多的彩色空間模型，主要可分為三類:第一類是基于人類視覺(jué)系統(tǒng)(HumanV isionS ystem,H VS)的彩色空間，它包括RGB,H SI,M unsell彩色空間等；第二類是基于特定應(yīng)用的彩色空間，它包括電視系統(tǒng)中所采納的YUV和YIQ、攝影行業(yè)如柯達(dá)的YCC、打印系統(tǒng)的CMY (K)彩色空間；第三類是CIE彩色空間(包括CIE XYZ, CIE Lab和CIE Luv等)。這些彩色空間各有優(yōu)缺點(diǎn)，它們?cè)诟髯缘念I(lǐng)域里發(fā)揮了重要的作用。 我們擬采用RGB彩色空間完成我們的系統(tǒng)。RGB彩色空間在計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域里應(yīng)用廣泛，例如用于常見(jiàn)的CRT顯示器等。在RGB彩色空間中，各彩色值用R、G、B三通道值的組合來(lái)共同表示，而其相應(yīng)的通道值是通過(guò)圖形采集卡或者CCD傳感器等類似器件中的光感受器來(lái)獲得的。其中，各通道值用入射光及其相應(yīng)光感受器的光敏函數(shù)值之和來(lái)表示: R= G= B= 其中，S (A)是光譜，R(A)、G(A)和B(A)分別是R,G,B傳感器的靈敏度函數(shù)。從上式可以看出，該彩色空間是設(shè)備相關(guān)的，它與具體捕獲設(shè)備的光敏函數(shù)相關(guān)。然而，由于RGB值易于獲得和在計(jì)算機(jī)中計(jì)算和表示，因此通�？梢杂脕�(lái)表示其他各彩色空間，即把RGB值轉(zhuǎn)換為其他彩色空間值。RGB彩色空間的標(biāo)準(zhǔn)色差定義為： ） 由于不同的彩色對(duì)人主觀感受的影響不同，為了更好的表示色差，在本顏色識(shí)別子系統(tǒng)中使用經(jīng)驗(yàn)色差公式： 對(duì)于我們擬設(shè)計(jì)的車身顏色識(shí)別系統(tǒng)主要分以下四大步驟完成車身顏色識(shí)別 1．識(shí)別區(qū)域的選取 為了準(zhǔn)確識(shí)別出車身顏色，識(shí)別區(qū)域的選取至關(guān)重要。本實(shí)驗(yàn)選取車臉前部靠近排氣扇的部分 2．顏色直方圖計(jì)算 對(duì)所選區(qū)域，計(jì)算出現(xiàn)次數(shù)最多的顏色。在實(shí)際應(yīng)用中，由于其他彩色空間模型的分量值均可用RGB值來(lái)表示，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，在計(jì)算顏色直方圖時(shí)可僅針對(duì)RGB彩色空間模型進(jìn)行。 3．色差計(jì)算 根據(jù)相應(yīng)彩色空間模型的色差計(jì)算公式，計(jì)算其與 顏色模板間的色差。 4、顏色識(shí)別 在得到樣本色與標(biāo)準(zhǔn)色在各個(gè)彩色空間模型中的對(duì)應(yīng)色差后，就可以根據(jù)其結(jié)果進(jìn)行顏色識(shí)別。即選取前一步計(jì)算得到的色差中的最小值，作為識(shí)別結(jié)果。 ②、車標(biāo)識(shí)別部分 毋庸質(zhì)疑，車牌和車標(biāo)的自動(dòng)、實(shí)時(shí)識(shí)別是運(yùn)動(dòng)車輛類型精確識(shí)別系統(tǒng)中至關(guān)重要的兩個(gè)部分。目前人們已經(jīng)提出了眾多的車牌定位算法，主要可以分為兩大類:基于黑白圖像的車牌定位算法和基于彩色圖像的車牌定位算法�；�于黑白圖像的車牌定位算法又可以分為多類，如基于特征的車牌定位算法基于自適應(yīng)能量濾波的車牌定位算法，基于小波變換和形態(tài)學(xué)處理相結(jié)合的車牌定位算法，基于二值投影的車牌定位算法，以及基于遺傳算法的車牌定位算法等。 這些車牌定位算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但他們都可以在一定程度上作為車標(biāo)定位的參考。 車標(biāo)定位與識(shí)別無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都是一個(gè)較為嶄新的領(lǐng)域。由于車標(biāo)本身固有的特殊性：目標(biāo)小、相似性大、受尺寸和光照影響大、背景不統(tǒng)一，以及不同汽車公司的車標(biāo)形狀大小不一致等，使得其精確定位識(shí)別成為一個(gè)難點(diǎn)。 我們將車標(biāo)識(shí)別分為以下幾個(gè)主要步驟: (l)車牌定位:根據(jù)車牌的紋理特征，基于多分辨率分析快速獲取車牌區(qū)域 ； (2)車頭定位:根據(jù)車頭區(qū)域能量較高且較為集中的特點(diǎn)，通過(guò)OTSU二值化算法 進(jìn) 行 圖像二值化，然后利用二值投影，并結(jié)合車牌位置信息進(jìn)行車頭快速定位 ； (3)中軸定位:在車頭區(qū)域內(nèi)，根據(jù)軸對(duì)稱性定位車頭中軸； (4)車標(biāo)粗定位:在定位出車頭的基礎(chǔ)上，根據(jù)車標(biāo)與車牌的先驗(yàn)知識(shí)，得到車標(biāo)經(jīng)驗(yàn)搜矩形； (5)車標(biāo)精確定位:在第(4)步的基礎(chǔ)上，利用車標(biāo)紋理特征進(jìn)行車標(biāo)的精確定位。主要包括兩步:一是根據(jù)車標(biāo)區(qū)域在垂直方向上具有能量高且相對(duì)集中的特點(diǎn)，利用能量增強(qiáng)和自適應(yīng)形態(tài)學(xué)濾波進(jìn)行車標(biāo)的一次定位；二是利用改進(jìn)的模板匹配算法進(jìn)行車標(biāo)的精確定位。車標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)是運(yùn)動(dòng)車輛識(shí)別系統(tǒng)中的重要組成部分，與車牌識(shí)別一樣，它也包括了定位和識(shí)別兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 上圖為車標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，與典型的目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)一樣，它包括了離線的訓(xùn)練過(guò)程和在線的識(shí)別過(guò)程。在訓(xùn)練過(guò)程中，首先將手工采集得到的車標(biāo)樣本進(jìn)行圖像歸一化、尺度歸一化等預(yù)處理，然后分別進(jìn)行模板提取以得到車標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)。車標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)中的模板不僅用于車標(biāo)定位，還用于進(jìn)行特征提取以得到車標(biāo)特征模型庫(kù)用于車標(biāo)識(shí)別。在定位過(guò)程中，除了輸入汽車圖像外，還需輸入車牌的位置信息。這是因?yàn)楦黝愜嚇?biāo)不具有穩(wěn)定的紋理特征，且大小、形狀各不相同，所以在復(fù)雜的背景下直接利用特征匹配或模板匹配進(jìn)行車標(biāo)定位是非常困難的。因此必須利用車牌位置、車輛對(duì)稱性等先驗(yàn)信息進(jìn)行粗定位，在此基礎(chǔ)上再利用相關(guān)圖像處理技術(shù)和模板匹配進(jìn)行精確定位。車標(biāo)定位以后，車標(biāo)識(shí)別問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為一個(gè)2D形狀的識(shí)別問(wèn)題，這可以通過(guò)模板匹配的方法實(shí)現(xiàn)。但是在實(shí)際采集的圖像中，往往存在光照、噪聲、部分遮擋和形狀相似等問(wèn)題的影響，常規(guī)的模板匹配方法難以達(dá)到滿意的識(shí)別效果。因此通常還需要一種合適的特征提取和識(shí)別方法來(lái)輔助進(jìn)行車標(biāo)識(shí)別，以提高系統(tǒng)的識(shí)別率。 第三部分：嵌入式 按照歷史性、本質(zhì)性、普遍性要求，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)定義為：“嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”�！扒度胄浴�、“專用性”與“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)基本要素。對(duì)象系統(tǒng)則是指嵌入式系統(tǒng)所嵌入的宿主系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器，它有4個(gè)優(yōu)點(diǎn)： (1) 對(duì)實(shí)時(shí)和多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度； (2) 具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能。 (3) 可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，可以迅速地?cái)U(kuò)展出滿足應(yīng)用的高性能的嵌入式微處理器； (4) 嵌入式微處理器的功耗很低，尤其是用于便攜式的無(wú)線及移動(dòng)的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，功耗只能為 mW甚至μ W級(jí)，這對(duì)于能源越來(lái)越稀缺昂貴的時(shí)代，無(wú)疑是十分誘人的。 另外，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。這些都值得我們?nèi)プ鲆粋�(gè)嵌入式車牌識(shí)別系統(tǒng)。 考慮到通常車牌以及車標(biāo)識(shí)別算法的運(yùn)算量大，同時(shí)又要滿足實(shí)時(shí)性要求。因此，我們準(zhǔn)備采用32位ARM嵌入式微處理器作為核心單元，以CPLD作為時(shí)序控制單元，采用基于ARM 9 S3C 241 C的嵌入式圖像采集處理系統(tǒng)，在內(nèi)嵌Linux操作系統(tǒng)的草礎(chǔ)上，充分利用了ARM器件體積小、能力強(qiáng)以及功耗低的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)總線/USB日接口圖像接入、圖像快速處理、圖像信息的本地壓縮存儲(chǔ)和IP化數(shù)數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)可使整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化電路并且減少占用資源。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)成 整個(gè)系統(tǒng)由USB圖像采集子系統(tǒng)，ARM處理子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)成攝像頭采集現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)通過(guò)U SB傳輸至ARM處理板;ARM處理板內(nèi)嵌Linux操作系統(tǒng)，采用快速圖像算法對(duì)圖像序列進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果采取相應(yīng)的措施;網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)可以處理數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控中心做進(jìn)一步后續(xù)處理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下圖所示。 ARM圖像處理子系統(tǒng)擬采用S3C 2410處理器，能滿足圖像處理速度的要求；USB圖像接入，可以保證圖像傳輸速度;擴(kuò)展64M SD RAM與64M Flash,大容量的RAM能夠保存多幅圖像，便于圖像的分析與處理;無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)化管理。 當(dāng)然，以上只是我們的初步設(shè)想這些設(shè)想都將在我們以后的大量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到論證和優(yōu)化！ 附錄三：計(jì)劃進(jìn)度與安排 計(jì)劃進(jìn)度安排： 1.用約15天時(shí)間買一些實(shí)驗(yàn)所需的基本用品。 2.利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)所需知識(shí)。 3.用約七個(gè)月時(shí)間完成編程，解決軟件方面問(wèn)題。 4.用約一年完成硬件方面，并制作樣機(jī)。 5.初步檢查，花費(fèi)約一個(gè)月。 6.以六個(gè)月時(shí)間調(diào)試樣機(jī)，發(fā)現(xiàn)缺陷并修正。反復(fù)試驗(yàn)，直至達(dá)到一個(gè)令人滿意的水平。 綜上，我們是計(jì)劃用兩年左右的時(shí)間拿下這個(gè)項(xiàng)目。當(dāng)然，以上只是大體計(jì)劃，以后會(huì)隨實(shí)驗(yàn)的實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

回答者：cyn062016-05-28 00:00