毕业设计论文-车牌字符分割系统的设计

华北水利水电学院毕业设计任务书设计题目：数字图像处理应用开发——车牌字符分割系统的设计专业：测控技术与仪器班级学号：姓名:指导教师：设计期限：2011年2月21日开始2011年5月22日结束院、系：机械学院2011年2月20日毕业设计任务书第I页一、毕业设计的目的随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，使得许多领域迫切需要应用图像处理技术。数字图像处理技术的应用空间也越来越广阔，这就使得数字图像处理向更高、更深层次发展。论文通过对数字图像系统的设计和开发来完成某些具体功能，涵盖了人工智能、模式识别、计算机视觉和计算机图形学等多个专业学科。期望通过此次毕业论文学习，引导和激励学生实事求是、刻苦钻研、勇于创新、多出成果、提高素质，旨在培养大学生对知识的把握和创新能力，以及从事科学研究的能力。二、主要内容首先介绍了MATLAB软件和数字图像处理的基本理论知识，在此基础上进行了数字图像处理软件及图形界面的设计。根据给定的任务要求选择合适的图像处理方案，进行系统软件编程。具体内容如下：1、车牌图像预处理技术的研究2、车牌字符分割三、重点研究问题1、将车牌分成单个字符前地预处理2、基于垂直投影法的车牌字符分割算法的研究3、基于固定边界法的车牌字符分割算法的研究4、在分析了前两种方法的优缺点后，提出了将两者结合的改进的投影法。5、设计车牌字符分割系统的总体框架结构，建立软件图形化界面。四、主要技术指标或主要技术参数通过对设计内容的了解，深入学习数字图像处理相关内容的研究方法，在大量阅读相关课题的论文专著和参观的基础上，掌握先进的专业知识和研究方法，设计出系统的功能模块，编制软件程序，并进行综合调试，圆满完成毕业论文。五、设计成果要求1、在设计初期阶段进行认真调研。在调研和充分理解课题内容和要求的基础上，写出3000字左右的开题报告(其中包括文献综述)。要求查阅文献在10篇以上，开题报告中引用的文献资料在5篇以上。2、在设计初期进行毕业实习，实习时间为2周左右。实习过程应听从指导教师的指挥，写出实习日记。实习结束后，对实习过程进行总结，提交实习报告（不少于2000字）。3、在设计过程中，能运用一门外语翻译与课题有关的外文资料。要求译文准确、通毕业设计任务书第II页顺，字数在3000汉字以上。4、在毕业设计后期，提交毕业设计论文一本。要求内容完整，含中外文摘要，条理清楚，文字通顺，书写规范。要求中文摘要字数在400字左右，关键词3～5个，论文正文字数应在10000字以上。5、提交设计部分的软件源码。六、其它毕业设计任务书第III页数字图像处理应用开发毕业设计小组进程表时间：第1—14周（含2周实习）、14周答辩2月21号—5月22号第1—2周（2.21—3.6）进行调研，收集与课题相关资料，熟悉课题所需相关知识，初拟论文方案。熟悉数字图像处理理论和相关应用工具软件MATLAB，收集素材。完成相关英文资料翻译。第3—4周(3.7—3.20)毕业实习，了解各种数字图像处理系统的开发和实际应用特点、工作原理及与专业有关知识，开阔眼界，进一步收集资料。第5—6周（3.21—4.3）写出开题报告(文献综述)、实习报告。确定总体设计方案。第7—8周（4.4—4.17）研究MATLAB数字图像处理基础，掌握GUI开发应用程序的方法。第9—10周（4.18—4.29）利用MATLAB编写功能模块代码的编写，设计系统运行界面，进行软件调试、修改，打印程序清单第11—13周（5.2—5.22）编写和修改毕业论文，准备答辩第14周（5.23—5.27）答辩开题报告第IV页华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告2011年03月25日学生姓名学号专业测控技术与仪器题目名称数字图像处理应用开发——车牌字符分割系统的设计课题来源自选主要内容（一）设计的背景、目的及意义随着社会的发展，信息化的到来，人们的出行方式有了很大的变化，从自行车到摩托车，又到现在最普遍的火车、汽车，尤其是汽车，已经正在成为家庭必备的交通工具，越来越多的汽车涌入了街道、马路上，而如何管理好这些汽车成为了政府考虑的问题，智能交通系统（IntelligentTransportSystem，ITS）应运而生，该系统利用了计算机、通信、和网络等现代化资源，具有高效、准确、实时等特点。智能交通系统作为一个概念最早出现于20世纪90年代初期，但其技术雏形却可以追溯到20世纪60年代，不过当时并没有得到重视。而随着汽车成为现代社会的主要交通工具，对它的信息进行自动采集和管理就变得越来越重要。目前，很多国家都投入了大量的人力物力来发展ITS，走在了世界前列的有美、日、欧等发达国家和地区。而车牌识别系统是智能交通系统中的一个关键的技术，车牌是车辆的唯一标识，只有识别出车牌号码才能确认车辆的主人，从而更好的管理、约束车辆的运行，避免交通事故的发生或者对违反交通规则的车主进行处罚。车牌字符的分割则是联系整个系统关键的一环，该环节将定位后的车牌中的字符分割为单一的字符，只有将车牌正确分割，才能为下一步的字符识别打好基础，如果字符分割效果不好，必将对车牌的识别带来很大的难度，所以一个好的字符分割方法对车牌识别系统有着重要的意义。（二）国内外发展现状字符分割的任务是将车牌中的字符全部一一切分为单一的字符，字符分割的优良直接影响着字符识别的正确率，但由于各种原因，字符分割很难达到完美，因为它会受到环境、车牌的完好性、车牌的类型等多种因素的影响，使得字符分割的复杂性大，没有一种特定的完美的方法可以使用，目前字符开题报告第V页分割的算法还需不断地完善，目前，针对车牌的特征，人们提出了几种字符分割的算法：基于车牌固定位置的分割算法、基于垂直投影的分割算法、和基于拓扑结构的分割算法、车牌字符分割的模板匹配算法、基于聚类分析的车牌字符分割方法等。但这些方法多是针对特定的环境的方法，可移植性不高，仍然需要改进。（三）本文设计内容由于车牌的二值图像质量的好坏对车牌地字符分割很重要，因而本文会对车牌二值化后重点研究了车牌的去噪处理的方法，然后提出两种字符分割算法，分别为垂直投影法和固定边界法，并在分析了这两种方法的优缺点后提出了一种改进的垂直投影法。另外，本文在完成了对字符分割算法的研究后，还将根据算法利用GUI程序设计工具设计了一个简单的图形用户界面。针对二值图像的去噪处理，本文将分别进行开运算、闭运算、去除边框和去除圆点等处理。其中开运算可以把比结构元素小的突刺滤掉，切断细长搭接而起到分离作用；闭运算则可以把比结构元素小的缺口或孔填充上，搭接短的间断而起到联通作用；去除边框则是根据车牌的特点分别找到车牌字符的左右、上下端，从而去除车牌边框对字符分割时的影响；去除圆点同样是根据车牌的标准找到车牌的原点位置而将起强行抹黑，从而达到消除其对车牌分割时的影响。针对车牌的字符分割算法，本为将提出垂直投影法和固定边界法两种方法，并在分析其优缺点后提出了改进的垂直投影法。单纯的垂直投影法只有在字符间没有一点粘连和断裂的情况下才能达到预期的目的，而固定边界法对车牌的边界定位有很高的要求，否则会很容易出现字符分割错误的现象，本文将要把这两种方法结合，预期可以达到比单纯用两种方法中的一种的效果要好。针对图形用户界面，本文将设计一个简单易用且功能齐全的GUI界面，该界面功能包括：打开待分割界面、图像的灰度化、图像的二值化，图像的开运算、图像的闭运算、去除边框、去除圆点、计算行方向像素点和、计算列方向像素点和、投影法效果、固定边界法效果和改进法效果以及退出键。开题报告第VI页采取的主要技术路线或方法1，图像灰度化2，图像二值化3，对图像进行开闭运算4，利用投影及车牌先验知识对车牌预处理5，改进的投影法分割图像6,利用MATLAB中GUI开发应用程序设计GUI图形界面预期的成果及形式可以对普通蓝底白字车牌实现分割，将有多个字符的图像切割为单个字符，并做出一个与字符分割程序相对应的图形用户界面。时间安排第1—2周（2.21—3.6）：进行调研，收集与课题相关资料，熟悉课题所需相关知识，初拟论文方案。熟悉数字图像处理理论和相关应用工具软件MATLAB，收集素材。完成相关英文资料翻译。第3—4周(3.7—3.20)：毕业实习，了解各种数字图像处理系统的开发和实际应用特点、工作原理及与专业有关知识，开阔眼界，进一步收集资料。第5—6周（3.21—4.3）：写出开题报告(文献综述)、实习报告。确定总体设计方案。第7—8周（4.4—4.17）：研究MATLAB数字图像处理基础，掌握GUI开发应用程序的方法。第9—10周（4.18—4.29）：利用MATLAB编写功能模块代码的编写，设计系统运行界面，进行软件调试、修改，打印程序清单。第11—13周（5.2—5.22）：编写和修改毕业论文，准备答辩。指导教师意见签名：年月日备注参考文献：[1]张云刚，张长水．利用Hough变换和先验知识的车牌字符分割算法.清华大学自动化系信息处理研究所，计算机学报，2004,27(1)：130[2]迟晓君，孟庆春．基于投影特征值的车牌字符分割算法[J].计算机应用研究，2006，7(1)：256-257。开题报告第VII页[3]吴进军，杜树新．车牌字符分割新方法[J]，工业控制计算机，2005，18(4)：69-70。[4]王兴玲．最大类间方差车牌字符分割的模板匹配算法[J]计算机工程，2006，32(19)：193-195。[5]赵海燕，马驷良，顾玲嘉．基于最小面积法进行的车牌字符分割[J].长春理工大学学报，2006，29(3)：45-47。[6]陈黎，黄心汉，王敏等．基于聚类分析的的车牌字符分割方法[J].计算机工程与应用，2002，29(3)：45-47。[7]杨高波，杜青松．MATLAB图像、视频处理应用及实例.电子工业出版社，2010,1:23，31。[8]章毓晋．图象处理和分析[M]．清华大学出版社，2001：254-277。[9]刘卫国．MATLAB程序设计教程．中国水利水电出版社，2010。[10]李云．车牌定位与字符分割算法的研究及实现．成都：电子科技大学，2010:21-23。[11]马婉婕．车牌识别系统中字符分割的研究与实现．上海：复旦大学，2009[12]白建华．车牌字符分割及识别算法研究．西安：西安电子科技大学，2010[13]邹永星．车牌字符分割方法的研究．湖南：湖南师范大学，2008[14]中华人民共和国公共安全行业标准．ICS43.040.60．GA36—2007．[15]历旭．基于神经网络的车牌识别系统的研究与设计，武汉:武汉理工大学，2002摘要第I页摘要随着社会的发展，车辆将越来越多，为了更好地管理车辆，智能交通系统将是发展的方向，而车牌自动识别系统是智能交通系统中一个重要的环节，它主要包括三个关键技术：车牌区域定位、车牌字符分割和车牌字符识别。本文针对车牌自动识别系统中关键技术之一的车牌字符分割部分做了深入的研究。首先，要想将车牌图像正确地分割，必须得到质量较好的车牌二值图像，因此本文对车牌字符分割前的预处理进行了较深入研究，尤其是车牌图像二值化后的去噪处理，包括开闭运算、去除边缘、去除圆点等。其次，在字符分割算法中，给出两种分割算法，一种是固定边界法，另一种是垂直投影法，并对车牌字符进行了分割。实验结果表明，这两种方法可以对车牌字符进行分割，但效果都不是很理想。然后，在分析了这两种方法的优缺点后，将这两种方法相结合得到改进的投影法，实验表明，该方法可以得到更好的字符分割效果，尤其对在除噪后仍然有少量噪声的车牌也可达到较好的效果。关键词：字符分割；二值化；预处理；投影法Abstract第II页AbstractTherewillbemoreandmorecarswiththedevelopmentofsociety.IntelligentTransportSystemwillbethedirectionofdevelopment.SystemofLicensePlateAutomaticRecognitionisanimportant