MATLAB车牌识别过程.docx
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MATLAB车牌识别过程
7.3系统详细设计
7.3.1车牌图像读入
目前常用的图像格式主要有*.PCX、*.BMP、*.JPG、*.TIFF、*.GIF等，本设计采集到的图片格式为*.JPG格式，这种格式的图像占有的存储空间小，而且是使用最广的图片保存和传输格式，大多数的摄像设备也都是以*.JPG格式保存图像的。
利用图像工具的图像读取函数imread（）来读取一副图像，其使用格式为：
I=imread（‘fnpn’）;%fn为图像文件名，pn为文件路径
使用图像工具的图像显示函数imshow（）来显一副图像，使用格式为：
Imshow（I）;
具体代码为：
[fnpn]=uigetfile（‘*.JPG’,’选择图片’）；%选择图像文件，fn为文件名，pn为路径
I=imread（[fnpn]）;%显示所选图像
Figure,imshow（I）;title（‘原始车牌图像’）;%在新建的figure中显示所选图像文件，figure标题为原始车牌图像
以一副名为“桂APC322”的车牌图片为例，程序运行结果为：
7.3.2彩色（基于蓝色）车牌定位、提取
将彩色车牌读入后，采用水平垂直双向投影法，将图像分别投影到X、Y坐标轴，然后分别沿X、Y轴扫描图像。
当沿Y轴扫描时，一边扫描一边统计图像中蓝色像素点的个数，第一次扫描到蓝色像素点最多的行时停止扫描，并记录下蓝色像素点最多的行，然后以这行为基点，分别向上、向下扫描直到统计的像素点小于像素点阀值时，停止扫描，记录上下行的Y轴坐标PY2，PY1，I=（PY1:
PY2,:
:
）就为Y轴方向的车牌区域，代码如下：
Blue_y=zeros（y,1）;
fori=1:
y
forj=1:
xif（（myI（i,j,1）<=48）&&（（myI（i,j,2）<=100）&&（myI（i,j,2）>=40））&&（（myI（i,j,3）<=200）&&（myI（i,j,3）>=80）））
Blue_y（i,1）=Blue_y（i,1）+1;%统计蓝色像素点
end
end
end
[tempMaxY]=max（Blue_y）;%
PY1=MaxY;%
while（（Blue_y（PY1,1）>=Y_threshlow）&&（PY1>1））%
PY1=PY1-1;
end
PY2=MaxY;
while（（Blue_y（PY2,1）>=Y_threshlow）&&（PY2PY2=PY2+1;
end
PY1,PY2figure
（2）,subplot（1,2,1）,plot（Blue_y）,title（'行方向的蓝色像素点统计'）;gridon
IY=I（PY1:
PY2,:
:
）;
figure
（2）,subplot（1,2,2）,imshow（IY）,title（'行方向车牌区域'）;
运行结果如下：
同理可得X轴方向的车牌区域：
两者结合可提取出完整的车牌区域：
7.3.3车牌图像灰度化
由于车牌底色跟上面的字符的颜色对比度很大，所以将RGB图像转化为灰度图时，车牌底色跟字符的灰度值也会相差很大，这样就可以很明显的显现出车牌区域，便于后续处理。
本系统使用的是MATLAB内的灰度图转换函数rgb2gray（），其图像灰度值计算公式为：
G=0.299R+0.578G+0.114B;
程序源代码为：
bw=rgb2gray（I）;figure（6）,imshow（bw）;title（‘灰度图像’）；
运行结果为：
7.3.4车牌倾斜校正
由于摄像头拍摄角度的不同，可能使拍摄的车牌图片也发生倾斜，为了图像的后续处理以及很好的去识别字符，需对提取的带有倾斜的车牌图像进行校正。
本系统采用的办法是，首先用radon算法进行倾斜角度计算，然后根据倾斜角对图片精选修正，从而得到水平方向一致的图片，利于后期的分割识别。
代码如下：
I=edge（I）;%
theta=1:
180;
[R,xp]=radon（I,theta）;
[I,J]=find（R>=max（max（R）））;%
bw=imrotate（bw,qingxiejiao,'bilinear','crop'）;figure,imshow（bw）;title（'车牌倾斜'）;
运行结果如下：
7.3.5车牌图像处理
对车牌灰度图像的处理主要有二值化、腐蚀、去除干扰、膨胀、擦除、取反，都可以直接使用图像工具箱的图像处理函数。
经过以上处理过程后可以得到带边框的白底黑字的车牌图片，但是由于还存在车牌的边框，需要对其进行二次的裁剪，裁剪方法跟上面阐述的提取彩色车牌方法相似，先将图片水平垂直投影，然后统计黑色像素点，找到字符边缘进行裁剪，得到除去边框的白底黑字的车牌照。
代码如下：
SE=ones（3,3）;
bw=im2bw（bw）;figure,imshow（bw）;title（'二值化'）;
bw=imerode（bw,SE）;figure,imshow（bw）;title（'腐蚀'）;
bw=bwmorph（bw,'clean',inf）;
bw=bwmorph（bw,'hbreak',inf）;
bw=bwmorph（bw,'spur',inf）;
bw=imdilate（bw,SE）;figure,imshow（bw）;title（'膨胀'）;
bw=bwareaopen（bw,threshold）;figure,imshow（bw）;title（'擦除'）;
bw=~bw;figure,imshow（bw）;title（'颜色取反'）;
bw=touying（bw）;figure;imshow（bw）;title（'投影'）;
运行结构如下：
7.3.6字符分割
对二次裁剪的车牌图像进行水平垂直投影,计算水平垂直峰,检测合理的字符高宽比.可用与区域分割相同的方法进行峰值的删除和合并.但在字符切割时,往往由于阈值取得不好,导致字符切割不准确,针对这种情况,可以由车牌格式的先验知识,对切割出的字符宽度进行统计分析,用以指导切割。
代码如下：
[y,x]=size（imfenge）;
histogram=sum（~imfenge）;
k=1;
forh=1:
x-1
if（（histogram（1,h）<=shedingyuzhi）&&（histogram（1,h+1）>shedingyuzhi））||（（h==1）&&histogram（1,h）>shedingyuzhi）
fenge（1,k）=h;
k=k+1;
elseif（（histogram（1,h）>shedingyuzhi）&&（histogram（1,h+1）<=shedingyuzhi））||（（h==x-1）&&histogram（1,h）>shedingyuzhi）
fenge（1,k）=h+1;
k=k+1;
end
end
k=k-1;
if（sum（histogram（1,fenge（1,1）:
fenge（1,2）））fori=3:
k
fenge（1,i-2）=fenge（1,i）;
end
end
[mn]=size（fenge）;
fenge=fenge（1,1:
14）;
运行结果如下：
7.3.7字符识别
目前字符识别方法主要有神经网络识别法和模板匹配法。
人工神经网络是模拟人脑思维功能和组织建立起来的数学模型，但总体来说其应用还是相对复杂的。
模板匹配法是将从待识别的图象或图象区域f（i,j）中提取的若干特征量与模板T（i,j）相应的特征量逐个进行比较，计算它们之间规格化的互相关量，其中互相关量最大的一个就表示期间相似程度最高，可将图象归于相应的类。
也可以计算图象与模板特征量之间的距离，用最小距离法判定所属类。
本系统使用的是较为简单的模板匹配法来识别字符的。
首先将待识别字符的图像进行归一化处理，使其长宽与模板字符图像长宽一致，模板使用的是80*160的图片尺寸，待识别字符图像归一化代码为：
xiuzhenghanzi=imresize（han_zi,[80160],'bilinear'）;
xiuzhengzimu=imresize（zi_mu,[80160],'bilinear'）;
xiuzhengzm_sz_1=imresize（zm_sz_1,[80160],'bilinear'）;
xiuzhengzm_sz_2=imresize（zm_sz_2,[80160],'bilinear'）;
xiuzhengzm_sz_3=imresize（zm_sz_3,[80160],'bilinear'）;
xiuzhengzm_sz_4=imresize（zm_sz_4,[80160],'bilinear'）;
xiuzhengzm_sz_5=imresize（zm_sz_5,[80160],'bilinear'）;
待识别字符图像与模板字符图像长宽一致以后，就可以用带识别字符图像与模板字符图像进行匹配，具体过程为：
字符匹配代码为：
comp=[];
forn=1:
num_letras
sem=corr2（xiuzhengzifu,mubanzifu）;
%利用corr2（）函数求待识别字符图像与模板图像的相关系数
comp=[compsem];%将相关系数的值赋给comp
end
xiangguan=find（comp==max（comp））;%找出相关系数最大的值
msgbox（shibiejieguo,'识别结果'）;%显示识别结果
运行结果如下：
7.3.8语音播报识别结果
对字符正确识别之后，用事先对对每一个字符的录音根据对应字符顺序播放。
在对车牌区域识别出错、字体分割出错时程序暂停，并有语音提醒。
7.4数据存储与数据库查询
本系统使用的是MicrosoftSQLServer2000来实现车牌信息处理的。
数据存储主要是车牌信息的存储和出入时间存储，实现车辆信息自动登记；数据库查询主要是在数据库中查找识别的车牌信息，然后由计算机自动判别是被车辆是不是属于所属地区。
首先是建立数据库，数据库名设为Study，接着需要在数据库中建立两个表Churujilu和Zhuceyonghu，表Churujilu主要是存储识别的车辆信息和相应的出入时间，表Zhuceyonghu主要是所属地区车辆信息的登记，包括车牌号和车主，用于查询。
然后是建立ODBC数据源，命名为DBTEST，使用ODBC数据源来连接数据库，连接数据库代码为：
sourceName='DBTEST';%获取数据源
Timeout=logintimeout（5）;%允许登陆连接时间最长为5s
conn=database（sourceName,'sa',''）;%获取数据库连接对象
fprintf（'\n数据库连接状态\n'）;
disp（ping（conn））;%显示测试数据库连接状态
运行结果为：
再然后是将车牌信息和当时时间一起写入数据库，写入数据时使用的是insert（）函数，具体代码如下：
insert（conn,'Study.dbo.Churujilu',{'Chepaihao','Shijian'},{shibiejieguo,datestr（now）}）;
%将识别结果和当时的时间分别存入到Study数据库的Churujilu表中的Chepaihao和Shijian两列中
当识别完车牌“桂APC322”后，将车牌信息和当时时间写入数据库的Churujilu表中，实现车辆信息自动登记，结果如图：
最后是在数据库中查询是否存在识别车辆的注册登记信息，使用的是SQL语句进行查询。
如果查询到与识别结果相同的车牌号，则返回其查询到的车辆信息，并弹出对话框“欢迎光临”，表示查找到相应信息；如果没有查询到，则MATLAB返回为字符串“NoData”,并弹出对话框“请下车登记”，表示没有查找到与识别车辆相匹配的信息。
具体代码为：
curs=exec（conn,['selectChepaifromStudy.dbo.ZhuceyonghuwhereChepai='''''shibiejieguo'''']）;
%在Study数据库的Zhuceyonghu表中查找与识别结果相同的车牌号
e=fetch（curs）;%用fetch（）函数将查询结果从数据库传给MATLAB中的矩阵e
a=e.data;%把矩阵e中的数据全部传给a
a=char（a）;%把a转化为char型
disp（a）;%在MATLAB中显示a里面的所有数据，即查询结果信息
ifstrcmp（'NoData',a）%将查询返回的信息与识别结果比较
msgbox（'请下车登记','查询结果’）;
%如果没有查询到则显示“请下车登记”
else
msgbox（'欢迎光临','查询结果’）;
%如果查询到识别车辆则显示“欢迎光临”
end
车牌“桂APC322”识别完后，查询结果为：
因为在前面数据库的Zhuceyonghu表中，已有此车牌的注册登记信息，所以查询结果为“欢迎光临”。
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