fpga在車(chē)牌字符識(shí)別方法的設(shè)計(jì)方案

1、FPGA在車(chē)牌字符識(shí)別方法的設(shè)計(jì)方案在車(chē)牌字符識(shí)別方法的設(shè)計(jì)方案本文所構(gòu)建的車(chē)牌字符系統(tǒng)基于FPGA平臺(tái)，具有并行運(yùn)算能力強(qiáng)、接口邏輯豐富等特性，為構(gòu)建實(shí)時(shí)、便攜的車(chē)牌字符識(shí)別系統(tǒng)提供了一種有效、可行的解決方案。智能交通系統(tǒng)已成為當(dāng)前交通管理發(fā)展的重要方向而車(chē)輛牌照識(shí)別是計(jì)算機(jī)視覺(jué)與模式識(shí)別在智能交通領(lǐng)域應(yīng)用的重要研究課題之一有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用前景[1]。傳統(tǒng)的車(chē)輛牌照識(shí)別大多以PC平臺(tái)上的純軟件算法[2][3]或DSP處理器[4]為核

2、心來(lái)實(shí)現(xiàn)。由PC機(jī)構(gòu)建的系統(tǒng)非小型化，在系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的方面存在不足，主要用于前期算法的研究；而以通用的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心的車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)復(fù)雜開(kāi)發(fā)調(diào)試?yán)щy，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和升級(jí)性較差。1系統(tǒng)概述系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)流程如下圖11所示。本系統(tǒng)主要采用Altera公司的DE2開(kāi)發(fā)板為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，將系統(tǒng)劃分為硬、軟件兩部分，硬件部分包括車(chē)牌采集[5][6]和AD轉(zhuǎn)換、車(chē)牌預(yù)處理等；軟件部分主要使用Cyclone

3、IIFPGA內(nèi)嵌的NIOSII軟核，采用SOPCBuilder配置生成片上系統(tǒng)，并使用模板匹配算法對(duì)車(chē)牌進(jìn)行識(shí)別，最后識(shí)別結(jié)果在LED上顯示。2車(chē)牌預(yù)處理2.1粗定位和灰度化車(chē)牌定位是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題之一，它直接影響了后續(xù)的分割以及識(shí)別的準(zhǔn)確率?？紤]到整個(gè)圖像車(chē)牌部分的字符顏色和車(chē)牌背景顏色差別很大，其灰度級(jí)別分布有一定規(guī)律和范圍，兼之車(chē)牌的寬度有一定的比例，因此可以將車(chē)牌從背景圖片中分離出來(lái)。我國(guó)現(xiàn)有的車(chē)輛主要有藍(lán)底白字牌照、黃底黑

4、字牌照等四種類(lèi)型。鑒于車(chē)牌前景、背景色的顏色特征，可以通過(guò)對(duì)顏色通道的分析來(lái)大致的確定車(chē)牌所在的位置以完成車(chē)牌位置的粗定位。在確定參數(shù)的時(shí)候，除了要考慮主色的下限參數(shù)以外還要考慮另外二個(gè)通道的上限參數(shù)。經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)對(duì)比后得出經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值為：以藍(lán)底白字的車(chē)牌為例，在RGB三個(gè)通道中:R10’b0110110000G10’b0111010000B10’0110110000，由以上參數(shù)為掃描閾（1）定位牌照的上下邊界：若某一行的0→1（白到黑

5、）和1→0（黑到白）變化次數(shù)大于設(shè)定的閾值，則設(shè)其為待測(cè)車(chē)牌的最低點(diǎn)，繼續(xù)掃描直至0→1和1→0變化次數(shù)小于閾值，將該閾值設(shè)為待測(cè)車(chē)牌的最高點(diǎn)。若最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之差大于15，則認(rèn)為目標(biāo)已檢測(cè)到，否則繼續(xù)進(jìn)行掃描；如果未檢測(cè)到符合上述條件的目標(biāo)，則自動(dòng)門(mén)限值重復(fù)以上的操作，直到找到目標(biāo)為止。（2）定位牌照的左右邊界：在找到車(chē)牌的上下限后，利用二值圖像在豎直方向上的投影作為特征，從左到右尋找目標(biāo)的中心點(diǎn)坐標(biāo)。車(chē)牌定位效果如圖31所示：3.2

6、基于垂直灰度法的字符分割在對(duì)車(chē)牌進(jìn)行定位后，考慮到車(chē)牌字符的排放特點(diǎn)與字符間的微小間隙，采用垂直灰度法進(jìn)行車(chē)牌字符的分割。主要思想是設(shè)定一個(gè)垂直投影的閾值，判斷投影大于閾值則標(biāo)記并保存，遇到空隙則分割，最后判斷字符區(qū)域的長(zhǎng)度是否滿足字符的長(zhǎng)度，滿足字符長(zhǎng)度的則記錄為有效字符不滿足將剔除繼續(xù)掃描下一個(gè)知道掃描完整行為止。分割效果如圖32。3.3模板匹配我國(guó)的車(chē)牌，字符標(biāo)志的首位為漢字的省名縮寫(xiě)，次位為英文字母，再次位為英文字母或阿拉伯?dāng)?shù)字

7、，末四位均為數(shù)字。由于實(shí)際可能出現(xiàn)的英文字母和數(shù)字字符數(shù)目不多，再基于NIOSII軟核的運(yùn)算能力考慮，采用模板匹配方法進(jìn)行字符識(shí)別。即將待識(shí)別的車(chē)牌字符矩陣與庫(kù)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)字符矩陣（標(biāo)準(zhǔn)模版）對(duì)比，相似度最大的則認(rèn)為一致。首先將標(biāo)準(zhǔn)模板入庫(kù)，按國(guó)家車(chē)牌標(biāo)準(zhǔn)的大小、字體、字符間距等打印出數(shù)張樣品，其前景、背景清晰，字符沒(méi)有斷續(xù)，很少噪聲、且包含了所有可能的車(chē)牌字符，作為“標(biāo)準(zhǔn)車(chē)牌”，用以采樣制作標(biāo)準(zhǔn)字符矩陣庫(kù)。把每一張“標(biāo)準(zhǔn)車(chē)牌”分割出來(lái)的字