图像处理的识别牌照停车系统
摘 要在总结了近年来国内外最新研究进展的基础上，对车牌识别系统的关键技术进行了系统的研究，将图像识别技术与智能停车技术结合到一起，实现新型智能停车系统。开头部分阐述了课题研究的背景和意义，分析对比了国内外课题研究现状以及课题研究的主要任务，并且论述了课题的实际应用价值。其次，概述了总体设计方案，说明了完成课题所要用到的软硬件系统、系统结构以及工作流程。接下来论文对车牌识别中的四个关键步骤进行了详细的分析说明，以及对一些处理方法的比对分析从而选择最适合本课题的方法。最后，将车牌识别与智能停车场相结合，概括了智能停车场系统的基本结构、基本功能和简要的工作流程。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题主要研究任务 2
1.4实际应用价值 2
1.5论文内容及结构 2
第二章 总体设计方案 4
2.1软件系统 4
2.2硬件系统 4
2.3系统结构 5
2.4工作流程 5
2.5本章小结 6
第三章 车牌识别 7
3.1车牌图像采集 7
3.1.1图像采集工具概述 7
3.1.2图像采集 7
3.2车牌定位 8
3.2.1 车牌特征分析 8
3.2.2基于彩色图像车牌定位方法 9
3.3倾斜校正 11
3.3.1车牌垂直校正 11
3.3.2车牌旋转校正 13
3.3.3车牌水平校正 13
3.4字符分割 14
3.4.1图像预处理 14
3.4.2车牌字符分割 16
3.5字符识别 17
3.5.1模板匹配法 18
3.5.2模板匹配法的实现 18
3.5.3特征点模板匹配法 20
3.6本章小结 20
第四章 数据处理与通信 21
4.1数据库比对 21
4.1.1 Database工具箱简介 21
4.1.2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
Database工具箱函数 21
4.1.3 数据库数据读取 22
4.2以太网通信 23
4.2.1 MATLAB以太网通信 24
4.2.2 PLC以太网通信 25
4.3本章小结 27
第五章 智能停车场管理系统 28
5.1智能停车场结构 28
5.2基本功能 28
5.3管理流程 29
5.4道闸控制 30
5.5未来展望 31
5.6本章小结 31
结束语 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1课题的研究背景和意义
1886年世界上第一辆汽车诞生，从此人类步入了汽车时代。近年来，随着人们消费水平不断提高，城市机动车数量在不断增加，传统的人工管理停车场已经满足不了人们的需求，智能停车场渐渐走进了人们的视野，成为了智能建筑技术中的热点。
基于图像处理的车牌识别停车系统将车牌识别与停车场结合起来，极大的提高了停车场的工作效率，由机器控制的停车场相比人工管理停车更有优势，机器管理弥补了人工管理的不足，使得停车管理系统更安全可靠。汽车牌照识别系统LPRS是智能停车场系统的关键组成部分，是近年来发展起来的模式识别在智能交通领域应用的重要研究课题。车牌识别在智能小区以及智能停车场的车辆管理、车牌验证、车流量统计和交通控制与监视中有多种应用。
1.2国内外研究现状
在车牌识别研究领域，国外研究起步的比较早。在20世纪中后期，国外就开始研究车牌识别算法，并且已经取得了不少成就。所以从车牌识别的技术上看，国外的车牌识别水平比国内要高一些。以色列有一家公司推出的See/Car系统就能够利用图像传感器实现基于视觉的车牌识别系统。该系统已经被很好的用于车辆出入控制，停车场管理。日本最著名的车牌识别系统LUIS已经被研究人员成功应用在高速公路收费管理系统中，车牌的识别成功率在90%左右，即使天气条件比较恶劣，其误识率和漏识率也基本保持在30%。
近年来，国内有许多研究所、大学和公司等相继展开了对车牌识别系统的研发。此外，我国的很多高新科技公司也不甘示弱，也相继推出了一些相关产品。例如亚洲视觉科技有限公司拥有多年的OCR、车牌和集装箱编号的识别经验。受各方面经济、政治因素的影响，国外智能停车场技术比国内起步早了几年。不过，经过了十几年的发展，随着国内车辆也越来越多，很多停车问题需要解决，因此国内的智能停车场一直在追赶国外。到目前为止，国内在智能停车场技术的某些方面已经赶上甚至超过了国外的技术。但在总体技术水平上，国内还有待提升。
1.3课题主要研究任务
本课题的主要研究任务就是研究车牌识别算法，并将其应用于公寓小区、停车场的自动识别停车系统中：
(1)对车牌识别中的车牌定位、倾斜校正、字符分割算法进行研究，寻求一种快速、稳定的车牌识别算法；
(2)将车牌识别的结果与数据库结合起来，对识别的车辆进行数据库比对；
(3)寻求一种与plc的通信方法，将图像识别与plc控制结合起来。
1.4实际应用价值
本课题研究的基于图像处理的识别拍照停车系统实际应用价值如下：
（1）设备安装简单、成本低廉且调试方便——传统的IC卡智能停车场管理系统是将机械、计算机系统和自动化控制设备以及智能IC卡技术有机的结合起来，在设计IC卡电路时硬件成本增加，并且制作IC卡本身也需要成本。而图像识别系统不需要任何识别电路，只需要一个高清摄像头和一台处理数据的电脑，调试系统时只需要调试摄像机的参数即可。
（2）系统升级简单、隐藏巨大的数据价值——系统的升级无需更换硬件设备，只要更新软件即可。所有出入停车场的车辆信息都保存在数据库中，可以在不侵犯用户隐私的前提下将数据导出，并对数据作分析处理，从而得到有价值的数据信息。
（3）出入停车场迅速准确——出入停车场的司机无需作任何操作。汽车在进出停车场的出入口时，系统能够自动完成该车的审核、记录等工作，在审核完成后道闸自动抬起，车辆通过。当车辆通过后，道闸自动落下，整个过程不需要人工参与，非常人性化。
1.5论文内容及结构
本报告主要是对基于图像处理的车牌识别停车系统的设计过程的完整呈现，涉及到图像处理、图像识别、以太网通信、PLC控制等一系列设计。首先是讲述了本次系统设计思路的总体概述及智能停车场的背景和意义，然后进行系统总体方案设计、硬件电路设计以及软件程序设计，并对车牌识别部分从图像采集到最后的车牌识别进行了详细完整的分析。最后通过系统安装调试并对此系统做出了相应的总结及致谢。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题主要研究任务 2
1.4实际应用价值 2
1.5论文内容及结构 2
第二章 总体设计方案 4
2.1软件系统 4
2.2硬件系统 4
2.3系统结构 5
2.4工作流程 5
2.5本章小结 6
第三章 车牌识别 7
3.1车牌图像采集 7
3.1.1图像采集工具概述 7
3.1.2图像采集 7
3.2车牌定位 8
3.2.1 车牌特征分析 8
3.2.2基于彩色图像车牌定位方法 9
3.3倾斜校正 11
3.3.1车牌垂直校正 11
3.3.2车牌旋转校正 13
3.3.3车牌水平校正 13
3.4字符分割 14
3.4.1图像预处理 14
3.4.2车牌字符分割 16
3.5字符识别 17
3.5.1模板匹配法 18
3.5.2模板匹配法的实现 18
3.5.3特征点模板匹配法 20
3.6本章小结 20
第四章 数据处理与通信 21
4.1数据库比对 21
4.1.1 Database工具箱简介 21
4.1.2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
Database工具箱函数 21
4.1.3 数据库数据读取 22
4.2以太网通信 23
4.2.1 MATLAB以太网通信 24
4.2.2 PLC以太网通信 25
4.3本章小结 27
第五章 智能停车场管理系统 28
5.1智能停车场结构 28
5.2基本功能 28
5.3管理流程 29
5.4道闸控制 30
5.5未来展望 31
5.6本章小结 31
结束语 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1课题的研究背景和意义
1886年世界上第一辆汽车诞生，从此人类步入了汽车时代。近年来，随着人们消费水平不断提高，城市机动车数量在不断增加，传统的人工管理停车场已经满足不了人们的需求，智能停车场渐渐走进了人们的视野，成为了智能建筑技术中的热点。
基于图像处理的车牌识别停车系统将车牌识别与停车场结合起来，极大的提高了停车场的工作效率，由机器控制的停车场相比人工管理停车更有优势，机器管理弥补了人工管理的不足，使得停车管理系统更安全可靠。汽车牌照识别系统LPRS是智能停车场系统的关键组成部分，是近年来发展起来的模式识别在智能交通领域应用的重要研究课题。车牌识别在智能小区以及智能停车场的车辆管理、车牌验证、车流量统计和交通控制与监视中有多种应用。
1.2国内外研究现状
在车牌识别研究领域，国外研究起步的比较早。在20世纪中后期，国外就开始研究车牌识别算法，并且已经取得了不少成就。所以从车牌识别的技术上看，国外的车牌识别水平比国内要高一些。以色列有一家公司推出的See/Car系统就能够利用图像传感器实现基于视觉的车牌识别系统。该系统已经被很好的用于车辆出入控制，停车场管理。日本最著名的车牌识别系统LUIS已经被研究人员成功应用在高速公路收费管理系统中，车牌的识别成功率在90%左右，即使天气条件比较恶劣，其误识率和漏识率也基本保持在30%。
近年来，国内有许多研究所、大学和公司等相继展开了对车牌识别系统的研发。此外，我国的很多高新科技公司也不甘示弱，也相继推出了一些相关产品。例如亚洲视觉科技有限公司拥有多年的OCR、车牌和集装箱编号的识别经验。受各方面经济、政治因素的影响，国外智能停车场技术比国内起步早了几年。不过，经过了十几年的发展，随着国内车辆也越来越多，很多停车问题需要解决，因此国内的智能停车场一直在追赶国外。到目前为止，国内在智能停车场技术的某些方面已经赶上甚至超过了国外的技术。但在总体技术水平上，国内还有待提升。
1.3课题主要研究任务
本课题的主要研究任务就是研究车牌识别算法，并将其应用于公寓小区、停车场的自动识别停车系统中：
(1)对车牌识别中的车牌定位、倾斜校正、字符分割算法进行研究，寻求一种快速、稳定的车牌识别算法；
(2)将车牌识别的结果与数据库结合起来，对识别的车辆进行数据库比对；
(3)寻求一种与plc的通信方法，将图像识别与plc控制结合起来。
1.4实际应用价值
本课题研究的基于图像处理的识别拍照停车系统实际应用价值如下：
（1）设备安装简单、成本低廉且调试方便——传统的IC卡智能停车场管理系统是将机械、计算机系统和自动化控制设备以及智能IC卡技术有机的结合起来，在设计IC卡电路时硬件成本增加，并且制作IC卡本身也需要成本。而图像识别系统不需要任何识别电路，只需要一个高清摄像头和一台处理数据的电脑，调试系统时只需要调试摄像机的参数即可。
（2）系统升级简单、隐藏巨大的数据价值——系统的升级无需更换硬件设备，只要更新软件即可。所有出入停车场的车辆信息都保存在数据库中，可以在不侵犯用户隐私的前提下将数据导出，并对数据作分析处理，从而得到有价值的数据信息。
（3）出入停车场迅速准确——出入停车场的司机无需作任何操作。汽车在进出停车场的出入口时，系统能够自动完成该车的审核、记录等工作，在审核完成后道闸自动抬起，车辆通过。当车辆通过后，道闸自动落下，整个过程不需要人工参与，非常人性化。
1.5论文内容及结构
本报告主要是对基于图像处理的车牌识别停车系统的设计过程的完整呈现，涉及到图像处理、图像识别、以太网通信、PLC控制等一系列设计。首先是讲述了本次系统设计思路的总体概述及智能停车场的背景和意义，然后进行系统总体方案设计、硬件电路设计以及软件程序设计，并对车牌识别部分从图像采集到最后的车牌识别进行了详细完整的分析。最后通过系统安装调试并对此系统做出了相应的总结及致谢。
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