摘要：通過對所設計的車輛自動監(jiān)測與識別系統(tǒng)的組成、作用、原理進行分析，詳細介紹了系統(tǒng)的圖象采集、車牌定位、車牌字符識別和數(shù)據(jù)庫管理等幾部分的設計要求和方法。該系統(tǒng)可用于停車場、收費站、交通路口等場所，具有識別速度快、準確度高、成本低等特點。
　　關鍵詞：車牌定位；圖象采集；字符識別；數(shù)據(jù)庫管理
　　中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A
　　
　　1引言
　　
　　隨著社會交通的發(fā)展，對車輛的現(xiàn)代化管理日趨自動化，對車輛的自動監(jiān)測和識別系統(tǒng)的需求日益增加。智能車牌識別系統(tǒng)就是一種用來監(jiān)控大門來往汽車的自動識別系統(tǒng)，它能在不需要人的干預下自動識別本單位的汽車，給本單位的汽車自動打開鐵門，將非本單位的汽車拒之門外，并提醒工作人員注意，而且還可以追加學習，識別新添加的車輛。
　　車輛自動監(jiān)測與識別系統(tǒng)主要分為四個模塊：圖象采集子系統(tǒng)、車牌定位和字符切割子系統(tǒng)、車牌字符識別子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)，分別屬于兩大部分：前端車牌字符識別子系統(tǒng)和后端信息查詢和管理子系統(tǒng)，其組成框圖如圖1所示。
　　四個子系統(tǒng)的作用如下：
　　1）圖象采集子系統(tǒng)用來獲得正面清晰、對比度、亮度比較適中的車輛及其背景圖象，這是圖象處理的前提；
　　2）車牌定位和字符切割子系統(tǒng)從清晰圖象中定位車牌并切割出車牌字符；
　　3）車牌字符識別子系統(tǒng)由神經(jīng)網(wǎng)絡學習和識別出字符；
　　4）數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)提供車輛相關的信息供車牌識別子系統(tǒng)進行查詢和匹配，并為用戶提供管理功能。
　　其中，二、三兩個子系統(tǒng)可以由純軟件實現(xiàn)，也可以由軟件和硬件共同實現(xiàn)。軟件實現(xiàn)較硬件實現(xiàn)的成本低，但速度較硬件慢，系統(tǒng)的實時性對系統(tǒng)的硬件平臺依賴較大，用戶可以根據(jù)具體的實際需要來選擇。
　　圖2是用來說明系統(tǒng)原理的方框圖。下面就對以上四個部分分別說明其設計要求和原理。
　　
　　2圖象獲取
　　
　　圖象獲取部分在整個系統(tǒng)中的地位是很重要的，它是后端處理的前提。獲取圖象質(zhì)量的好壞直接影響到后端處理和識別的效果。要獲得比較清晰的圖象，需要考慮許多影響圖象質(zhì)量的因素，主要包括：攝像頭和圖象卡的選取，攝像機的位置標定，汽車的車速，出入單位的汽車車隊之間的距離，天氣情況對攝像機所攝圖象曝光量的影響等［1］。
　　
　　3車牌定位
　　
　　當圖象采集系統(tǒng)獲得汽車及其背景圖象后，立即需要得到感興趣的車牌圖象。如果僅以某閾門值進行二值化獲得車牌圖象，汽車的車體和路面背景的某些部分都會成為車牌定位的干擾。所以，我們要求對這些干擾進行一定的消除，來獲得含有車牌的汽車前端的圖象，同時還要求減少所需處理的信息量，以達到對汽車圖象進行初切割的目的。
　　從汽車前端圖象中割取車牌圖象，我們采用的是區(qū)域分割方法。圖象的區(qū)域分割就是從不相關性的二維或三維圖象中提取所需的線段、塊或輪廓，它是進行圖象理解的前處理。由于解決與分割有關的問題是任何特定領域中圖象分析實用化的一個關鍵步驟，因此，在圖象處理的各環(huán)節(jié)中它都占有很重要的位置［2］。
　　
　　4字符的識別
　　
　　經(jīng)過前面各步處理，得到的車牌圖象已經(jīng)是較為單純的灰度圖象。但是字符切分與識別還有很大困難。光照條件和車牌表面光潔度不同，增加了字符切分的難度。字符的切分是字符識別的基礎,它決定孤立字符的狀況。通常字符的切分有以下幾種方法［3］。
　　1）間隙、間距切分法是利用字符間隙(相鄰字符間的間隔)和字符間距(相鄰字符中心的距離)進行字符切分。這里要求字符的寬度和字符間隙基本相同，對輸入圖象的質(zhì)量的依賴性很大。
　　2）投影法是利用水平和垂直投影來進行字符切分。水平投影特征是每一行中心黑色像素點的總和；垂直投影特征是每一列中心黑色像素點的總和。這種切分有速度快的特點,但對不規(guī)范的字符會出現(xiàn)誤切分的問題。
　　3）識別切分法，其切分標準是識別的信度, 這個識別信度由單字符識別模塊給出。一般，識別信度還可以有后處理的詞法、句法、語義分析給出。
　　本系統(tǒng)的解決方法主要是利用二值化后的白點投影信息和灰度投影信息，輔以各種判斷條件來進行字符切分。由于切分時主要利用垂直投影信息，為了盡量減少干擾，需要將非字符候選點盡量先抹去。由于車牌字符區(qū)有一定的高度，所以事先進行水平投影，這樣可以利用水平投影信息將相當一部分非字符候選點抹去，再經(jīng)過二值化和規(guī)格化使之成為二值圖象輸出給字符識別部分。
　　圖3是車牌字符分割的具體步驟。
　　
　　5系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理
　　
　　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理的主要功能是為前端識別系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)查詢和匹配；為用戶提供友好的車牌數(shù)據(jù)管理界面。
　　5．1對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理的具體要求
　　1）對內(nèi)部車輛的具體數(shù)據(jù)的錄入、刪除、修改；
　　2）對車輛出入大門情況的記錄。如按車牌號、出入時間段記錄，便于使用單位進行查詢；
　　3）對異常情況的實時記錄。如新增車輛、外單位車輛記錄、無法識別車輛記錄等；
　　4）對誤報情況的特殊處理。如自動學習，提高精度；提供手動學習方案；誤報情況記錄等；
　　5）所有查詢結果可由打印機輸出；
　　6）明確軟件運行環(huán)境、數(shù)據(jù)庫接口；
　　7）提供詳細的單機/網(wǎng)絡使用文檔；
　　8）為識別系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)查詢和匹配；
　　5．2數(shù)據(jù)庫的設計主要包括以下幾部分：
　　1）分布數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡拓撲結構
　　分布數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡結構主要采用了現(xiàn)在流行的NT局域網(wǎng)結構，它的網(wǎng)絡安全性和多用戶、支持多平臺等良好的特性使它成為許多局域網(wǎng)組網(wǎng)的首選，并且要求數(shù)據(jù)庫建立在已經(jīng)管理良好的NT網(wǎng)上。NT網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結構如圖4所示。
　　2）車輛管理數(shù)據(jù)庫記錄的設計
　　根據(jù)用戶提供的所需數(shù)據(jù)記錄和管理信息，這些信息是車型、車的顏色、發(fā)動機號、車架號、開始使用時間、汽車車牌號碼、汽車所屬單位及地區(qū)、汽車出入權限、出入時間、停車地點、汽車車牌圖象等。
　　 根據(jù)用戶應用程序的要求，在考慮更新和查詢管理方便、安全以及數(shù)據(jù)庫的大小等綜合因素的條件下，對車輛進行實體的再劃分［4］。實體分為車的靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)，主要是因為時間和地點對同一輛車來說，具有一對多的關系，在兩個實體之間通過出入的關系來連接。
　　記錄表的設計，是根據(jù)數(shù)據(jù)庫設計五個范式的約定和實體關系圖設計表格的，如圖5所示。FORM1為汽車靜態(tài)數(shù)據(jù)表，F(xiàn)ORM2為汽車動態(tài)數(shù)據(jù)表。其中，汽車號為檢索和聯(lián)系方便而設立的FORM1主關鍵字，同時它也是FORM2的外關鍵字。車進入的時間是FORM2的主關鍵字。
　　3）車牌識別系統(tǒng)CLIENT /SERVER分布數(shù)據(jù)庫的設計
　　數(shù)據(jù)庫管理功能的實現(xiàn)需要根據(jù)硬件的具體要求，決定是在客戶端還是在服務器端上實現(xiàn)。即在分布處理時考慮網(wǎng)絡傳輸?shù)呢摵桑瑏碓O計合理的功能分布。CLENT/SERVER分布數(shù)據(jù)庫管理的結構如圖6所示。
　　服務器端的程序為MS-SQL SERVER，客戶端查詢和管理程序用PB開發(fā)。查詢和管理的應用程序功能是一樣的，主要通過服務器管理客戶的權限來限制客戶端應用程序的功能大小。車牌自動識別系統(tǒng)的管理程序用VC開發(fā)［5］。其中車牌識別系統(tǒng)應用進程中包含有后端數(shù)據(jù)庫管理的線程，有自動管理和與用戶交互管理功能，其管理過程是通過網(wǎng)絡把所需匹配的車牌數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒�務器上，匹配查詢工作由SQL服務器完成，車牌識別系統(tǒng)獲得匹配結果。系統(tǒng)根據(jù)獲得匹配結果，進行“交互”操作或自動更新數(shù)據(jù)庫。
　　
　　6結束語
　　
　　本文設計的車輛自動監(jiān)測與識別系統(tǒng)是智能實時系統(tǒng)在交通管理方面中一個較為集中的應用。這項綜合技術包括了數(shù)據(jù)采集、傳感器、圖象分割識別和數(shù)據(jù)庫管理等技術。系統(tǒng)在硬件上包含PC機、攝象頭、圖象采集設備、相應的圖象處理軟件。在系統(tǒng)的圖象采集、車牌定位、車牌字符識別和數(shù)據(jù)庫管理四個組成部分中，由于圖象采集和車牌定位兩個部分的設計在作者相應的參考文獻中已有介紹，所以文中重點分析了車牌字符識別和數(shù)據(jù)庫管理的設計要求和方法，以期得到推廣和應用。該系統(tǒng)可用到停車場、收費站、交通路口等場所，具有識別速度快、準確度高、成本底等特點。
　　
　　參考文獻
　�。�1］劉慶祥，蔣天發(fā).智能車牌自動識別系統(tǒng)中圖象獲取技術的研究［J］.武漢理工大學學報（工程），2003.
　　［2］崔屹.數(shù)字圖象處理技術與應用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，1997.
　�。�3］朱志剛.數(shù)字圖象處理基礎［M］.北京：清華大學計算機系，1996.
　�。�4］馮玉才,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎［M］.華中理工大學出版社,1993.
　　［5］David J，Kruglinski.王國印譯.VISUAL C++ 技術內(nèi)幕［M］.北京：清華大學出版社，1996.

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