Го номерного знака с локализованной области дипломная работа



Pdf просмотр
страница1/2
Дата09.01.2017
Размер1.69 Mb.
Просмотров305
Скачиваний0
ТипДипломная работа
  1   2

Федеральное Агентство по Образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет информатики
Кафедра прикладной информатики
УДК 681.03
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГАК
Зав. кафедрой, д.т.н., проф.
________________
С.П. Сущенко
«___»___________
2006 г.
Буренин Степан Евгеньевич
РАСПОЗНАВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО РЕГИСТРАЦИОННО-
ГО НОМЕРНОГО ЗНАКА С ЛОКАЛИЗОВАННОЙ ОБЛАСТИ
Дипломная работа
Научный руководитель, д.т.н.
А.В. Скворцов
Исполнитель, студ. гр.
1412
С.Е. Буренин
Электронная версия дипломной работы помещена в электронную библиотеку. Файл
Администратор

Томск – 2006

Реферат
Дипломная работа 42 стр., 31 рис., 1 табл., 4 источника.
РАСПОЗНАВАНИЕ СИМВОЛОВ, АВТОМОБИЛЬНЫЙ НОМЕРНОЙ ЗНАК, СЕГ-
МЕНТАЦИЯ, СКЕЛЕТИЗАЦИЯ.
Объект исследования − системы компьютерного зрения.
Цель работы – разработка алгоритмов и написание программы, осуществляющей рас- познавание автомобильного регистрационного знака на полученном локализованном изо- бражении.
Рассмотрены основные методы решения и их сравнительные характеристики. Разрабо- тан и реализован эффективный алгоритм распознавания.
































2

Содержание

Реферат ...........................................................................................................................................2
Содержание ....................................................................................................................................3
Введение .........................................................................................................................................4 1 Существующие решения для определения автомобильных номеров...................................5 1.1
Общая архитектура........................................................................................................8 1.2
Программные продукты................................................................................................8 1.2.1
АВТО-Инспектор...................................................................................................8 1.2.2
Авто-Интеллект ...................................................................................................10 1.2.3
SL-Traffic ..............................................................................................................11 1.2.4
ДИГНУМ АВТО ..................................................................................................13 1.2.5
CarFlow II .............................................................................................................14 1.3
Резюме ..........................................................................................................................15 2
Обзор математических методов распознавания ...............................................................16 2.1 Распознавание скелетных образов...................................................................................17 2.2 Фонтанное преобразование ..............................................................................................22 2.3 Адаптивное распознавание...............................................................................................24 2.4 Нейронные сети .................................................................................................................29 2.5 Резюме ................................................................................................................................33 3. Программа распознавания автомобильного номерного знака............................................35 3.1 Общая архитектура............................................................................................................35 3.2 Детальное описание алгоритмов......................................................................................35 3.2.1 Бинаризация изображения.........................................................................................35 3.2.2 Удаление обрамления ................................................................................................37 3.2.3 Сегментация символов...............................................................................................40 3.2.3 Распознавание символов шаблонным методом.......................................................42 3.3
Резюме ..........................................................................................................................44
Заключение...................................................................................................................................45
Список использованных источников.........................................................................................46
Приложение А. Руководство программиста .............................................................................47 3

Введение
В настоящее время компьютеризация в нашем обществе очень быстрыми темпами и играет огромную роль в жизни человека. При помощи компьютерных технологий автома- тизируется широкий круг процессов, которые в недалеком прошлом возлагались на чело- века. Информационные технологии используются повсюду: в промышленности, в транс- порте, в быту и пр. Программисты всего мира, не покладая рук, разрабатывают новые и совершенствуют уже существующие алгоритмы автоматизации.
Решение проблемы идентификации автомобиля по регистрационному номерному зна- ку является важным аспектом безопасности и контроля. Использовать такой продукт можно в различных сферах применения, касающихся автотранспорта. Примером могут служить автотранспортные предприятия, заправочные станции, контроль скорости движе- ния, автомобильные стоянки, контроль въезда на территорию предприятия и т.п.
В настоящее время существует не так много систем определения номерных знаков, не все из которых являются по настоящему качественной продукцией. Однако, параллельно с написанием алгоритмов, разрабатываются аппаратные средства именно для этих целей.
Системы, обладающие высокими быстродействием и точностью распознавания, как пра- вило, очень дороги. Высокая стоимость существующих продуктов не позволяет осущест- вить их массовое внедрение.
Задачу идентификации автомобиля можно условно разделить на две подзадачи: лока- лизация номерной пластины и распознавание символов. Данная работа посвящена разра- ботке и реализации алгоритма распознавания номерного знака. В общем случае распозна- вание реализуется в три этапа: предварительная обработка изображения, сегментация, собственно распознавание символов.
Предварительная обработка изображения заключается в выделении номерной пласти- ны и обработке полученного изображения различными фильтрами с целью улучшения ка- чества. На этапе сегментации выделяются символы, которые затем распознаются каким- либо методом.
















4

1 Существующие решения для определения автомобильных номеров

Существует 20 видов Российских автомобильных номеров, которые содержат как большие, так и маленькие цифры и буквы, а так же бывают как позитивными, так и нега- тивными (в плане фона).
В зависимости от применяемых регистрационных знаков транспортные средства под- разделяют на следующие группы:
1
− транспортные средства, принадлежащие юридическим лицам и гражданам Рос- сийской Федерации, юридическим лицам и гражданам иностранных государств, кроме отнесенных к группе 3, а также лицам без гражданства;
2
− транспортные средства воинских частей и соединений, находящихся под юрис- дикцией Российской Федерации и образованных в соответствии с действующими законодательными актами;
3
− транспортные средства, принадлежащие дипломатическим представительствам, консульским учреждениям, международным (межгосударственным) организациям;
4
− транспортные средства, временно допущенные к участию в дорожном движении;
5
− транспортные средства, принадлежащие органам внутренних дел Российской
Федерации.
Транспортные средства 1-й группы

Устанавливают следующие типы регистрационных знаков (рисунок 1):
Рисунок 1 − Типы регистрационных знаков 1-й группы

1
− для легковых, грузовых, грузопассажирских автомобилей и автобусов (кроме от- несенных к типу 1Б);
1А − для легковых автомобилей должностных лиц по перечню, определяемому Прави- тельством Российской Федерации (особые регистрационные знаки);
1Б − для легковых автомобилей, используемых для перевозки пассажиров на коммер- ческой основе, автобусов, грузовых автомобилей, оборудованных для перевозок более восьми человек (кроме случаев, если указанные перевозки осуществляются для собственных нужд юридического лица или индивидуального предпринимате- ля);
2
− для автомобильных прицепов (включая задние прицепы к мотоциклам и мото- роллерам) и полуприцепов;
5

3
− для тракторов, самоходных дорожно-строительных и иных машин и прицепов
(полуприцепов) к ним;
4
− для мотоциклов, мотороллеров, мопедов и мотонарт.
Транспортные средства 2-й группы
Устанавливают следующие типы регистрационных знаков (рисунок 2):
Рисунок 2 − Типы регистрационных знаков 2-й группы
5
− для легковых, грузовых, грузопассажирских автомобилей и автобусов;
6
− для автомобильных прицепов (включая задние прицепы к мотоциклам и мото- роллерам) и полуприцепов;
7
− для тракторов, самоходных дорожно-строительных и иных машин и прицепов
(полуприцепов) к ним;
8
− для мотоциклов, мотороллеров, мопедов и мотонарт.
Транспортные средства 3-й группы
Устанавливают следующие типы регистрационных знаков (рисунок 3):
Рисунок 3 − Типы регистрационных знаков 3-й группы
9
− для легковых автомобилей глав дипломатических представительств;
10
− для легковых, грузовых, грузопассажирских автомобилей и автобусов диплома- тических представительств, консульских учреждений, международных (межгосу- дарственных) организаций и их сотрудников, аккредитованных при Министерстве иностранных дел Российской Федерации;
Транспортные средства 4-й группы
Устанавливают следующие типы регистрационных знаков (рисунок 4):
6

Рисунок 4 − Типы регистрационных знаков 4-й группы
16 − для легковых, грузовых, грузопассажирских автомобилей, автобусов и прочих транспортных средств;
17 − для легковых, грузовых, грузопассажирских автомобилей, автобусов и прочих транспортных средств воинских частей и соединений, находящихся под юрисдик- цией Российской Федерации;
18 − для тракторов, самоходных дорожно-строительных и иных машин и прицепов
(полуприцепов) к ним;
19 − для легковых, грузовых, грузопассажирских автомобилей, автобусов и прочих транспортных средств, окончательно выезжающих за пределы Российской Федера- ции, а также для иных случаев, определяемых Министерством внутренних дел Рос- сийской Федерации.
Транспортные средства 5-й группы
Устанавливают следующие типы регистрационных знаков (рисунок 5):
Рисунок 5 − Типы регистрационных знаков 5-й группы
20 − для легковых, грузовых, грузопассажирских автомобилей и автобусов;
21 − для автомобильных прицепов (включая задние прицепы к мотоциклам и моторол- лерам) и полуприцепов;
22 − для мотоциклов.
Кроме того, на территории России постоянно присутствует достаточное число автомо- билей из стран ближнего и дальнего зарубежья.
7

Несколько Российских компаний предлагают различные решения считывания автомо- бильных номеров от программных модулей до целых систем, состоящих из оборудования захвата изображения, аппаратного модуля и программного обеспечения с удобным интер- фейсом.
1.1

Общая архитектура

Система считывания автомобильных номеров состоит из следующих аппаратных и программных модулей (рисунок 6):

видеокамера;

плата видеозахвата;

модуль локализации номера;

модуль распознавания;

внешняя база данных.
Рисунок 6 − Общая архитектура

Изображение с видеокамеры поступает на вход алгоритма локализации. Программный детектор находит движущийся автомобиль. Затем неким алгоритмом определяется поло- жение номерного знака. После этого выделенный номер распознается программой опти- ческого распознавания символов.
База данных, в зависимости от поставленных перед системой задач, может иметь раз- личную схему. Основными задачами являются: фиксирование номера, даты и времени по- явления автомобиля в поле зрения камеры; запись стоп-кадра автомобиля или отрезка ви- део; проверка номера на факт угона и т.д.
1.2

Программные продукты

1.2.1

АВТО-Инспектор
«АВТО-Инспектор» − специальный аппаратно-программный модуль для регистрации и распознавания автомобильных номеров компании «СТБ-Сервис» действует следующим образом. Над контролируемой полосой движения устанавливается ТВ-камера. Камера подключена к системе «АВТО-Инспектор», программное обеспечение которого обнару- живает появление автомобиля в кадре, отбирает кадр с оптимальным размером и четко- стью автомобильного номера и распознает номер автомобиля из кадра. В базе данных со-
8
храняется этот стоп-кадр, либо весь видеофрагмент, связанный с данным автомобилем, а также распознанный номер автомобиля, дата и время проезда автомобиля.
Возможности системы:

одновременное распознавание нескольких номеров автомобилей в одной зоне кон- троля;

при обнаружении номера из списка (например, список машин в угоне) «АВТО-
Инспектор» оповещает об этом оператора (подает звуковой сигнал);

наличие архива и возможность работы с ним: вывод на печать изображения авто- мобиля, сортировка данных в базе по заданным признакам;

распознаются все виды российских (однострочных) номеров и некоторые виды за- рубежных;

возможность адаптации к стандартам номеров любой страны;

модуль успешно работает в любых погодных условиях;

эффективно взаимодействует с различными охранными системами (охранного те- левидения, контроля доступа);

стоп-кадры номеров сохраняются в архиве с указанием точного времени проезда автомобиля;

создание базы данных автомобильных номеров;

создание сетевых систем на территориях большой протяженности;

«живое видео»;

записывается каждый проезд, въезд/выезд транспортного средства;

возможно создание базы данных из специальных стоп-кадров от 2-х ТВ-камер
(фронтальный снимок автомобиля и вид сбоку);

подключение к модулю светофора, шлагбаума, автоматических ворот.
Технология распознавания автомобильных номеров состоит из этапов:

исходное изображение приводится к виду, который не зависит от таких условий ре- гистрации изображения, как степень освещённости, неравномерное распределение яркости от источников света, расфокуссировка, зашумлённость, цветовая неравно- мерность символов (неравномерная окраска, грязь, пыль, блики), наличие рисунков или иной графики на подложке номера;

на полученном изображении «быстрым» алгоритмом выделяются области возмож- но содержащие номер, в этих областях проводится более "тонкий" анализ на основе формального представления масштабных характеристик номерного знака и его вы- деление;

приведение к стандартному размеру графического изображения номера, выделение символов и их распознавание. Алгоритм распознавания анализирует символы по ключевым характеристикам независимым от масштаба, используемого шрифта, геометрических искажений оптикой, налипание грязи и разрывов;

уточнение результатов распознавания на основе информации о типе номера и по результатам из предыдущих кадров;

номер автомобиля распознан и отправлен в другие модули системы для принятия решений.
Итогом работы становится строка с распознанным номером и стоп-кадр с изображени- ем автомобиля (рисунок 7), отправленным в базу данных.
9

Рисунок 7 − Стоп-кадр
1.2.2

Авто-Интеллект

Компания ITV разработала систему распознавания автомобильных номеров под назва- нием «Авто-Интеллект».
Система распознавания автомобильных номеров «Авто-Интеллект» решает следую- щие задачи:

повышение эффективности поиска угнанного автотранспорта в 6 раз, способствует задержанию скрывшегося с места аварии авто и другим розыскным мероприятиям;

система распознавания автомобильных номеров способствует дисциплине участ- ников дорожного движения;

мониторинг загруженности перекрестков, ключевых магистралей и дорожной об- становки на аварийно-опасных участках трассы, а также сложных развязок - одна из функций системы распознавания автомобильных номеров «Авто-Интеллект»;

система распознавания автомобильных номеров «Авто-Интеллект» экономит су- щественные ресурсы, контролируя автомобильные туннели и мосты. Вовремя за- фиксированная системой автомобильная пробка или авария в длинном туннеле мо- гут быть быстро устранены, за счет оперативной реакции системы. К примеру, в случае аварии на место происшествия может быть вызвана скорая помощь или ми- лиция, а на время пробки в туннели может быть активизирована система вентиля- ции туннеля;

оперативный обмен видео- и аудиоинформацией, ведение баз данных;

координация различных служб из единого центра управления - в том числе в кри- тических ситуациях, при ликвидации последствий аварии и при оказании помощи пострадавшим;

контроль парковок, общественного транспорта, важных объектов городской ин- фраструктуры.
Принцип действия системы распознавания автомобильных номеров заключается в следующем: при движении автомобиля на участке дорожного полотна, в поле «зрения» телекамеры, происходит автоматическое распознавание государственного регистрацион- ного знака, его запись в журнал и проверка на совпадение с номерами в базах данных.
10

Система распознавания автомобильных номеров «Авто-Интеллект» формирует базу дан- ных всех транспортных средств, прошедших через зону контроля, включая в базу изобра- жение, номер, дату, время регистрации и направление движения каждого автомобиля.
Рисунок 8 − Результат распознавания
Особенности системы распознавания автомобильных номеров «Авто-Интеллект»:

высокая достоверность распознания государственных регистрационных знаков транспортных средств, двигающихся как в попутном, так и во встречном направле- ниях;

легкость и простота в настройке и использовании;

расширенные сетевые возможности, благодаря распределенной архитектуре «Ин- теллекта»;

интеллектуальная обработка считанного номера (для федерального и оперативного розыска, «черного» или «белого» списков, разрешение проезда «свой»/ «чужой» и т. д.);

возможность работы из патрульного автомобиля;

возможность подключения к заранее созданным базам данных;

создание оперативных баз и обновление без остановки работы системы;

формирование звукового сигнала оператору для привлечения внимания в случае совпадения с угнанным номером;

любая комбинация реакций системы;

проведение выборок, создание отчетов по различным параметрам;

работа с внешними устройствами - светофоры, шлагбаумы, системы весового кон- троля;

измерение скорости движения с помощью сертифицированного радара или оценка скорости по изменению размера изображения (при жестком закреплении видеока- меры).
1.2.3

SL-Traffic
SL-Traffic − программный модуль считывания и распознавания автомобильных номе- ров в режиме реального времени компании СпецЛаб. Модуль работает в качестве видео фильтра в системе GOALcity или может встраивается в любую систему видеорегистрации, в том числе и сторонних фирм.
Возможности системы SL Traffic:
11


распознавание всех однострочных номеров, выдаваемых в России и ряде других стран ближнего и дальнего зарубежья;

одновременное распознавание до 20 номеров на одном кадре (большее количество номеров просто не поместится в кадре при требуемом качестве изображения);

нахождение наилучшего номера из последовательности определённых номеров для одной машины (в случае, если номер машины был определён несколько раз);

ускоренная работа по зонам поиска;

использование четырех алгоритмов распознавания номера для повышения эффек- тивности;

регулирование скорости распознавания;

работа как с собственным архивом, так и с другими базами данных;

формат входного изображения: оттенки серого, 10 бит на пиксель при оцифровке, 8 бит после АЦП;

рекомендуемый размер кадра: 768x576;

минимальная высота номера на кадре - 25 пикселей;

допустимый угол наклона изображения номера на экране относительно горизонта- ли кадра (достигается опытным путём при установке камеры путём поворота во- круг её оси) - до 5 градусов в любую сторону;

допустимое горизонтальное искажение (когда камера установлена сбоку от опреде- ляемого номера машины) - до 30 градусов;

допустимое вертикальное искажение (когда камера установлена сверху или снизу от определяемого номера машины) - до 60 градусов.
Принцип действия. На контрольном пункте устанавливается видеокамера согласно перечисленным выше требованиям. Видеосигнал с данной камеры вводится в компьютер посредством устанавливаемой в него платы видеозахвата и в режиме реального времени обрабатывается программным модулем считывания и распознавания автомобильных но- меров SL-Traffic в следующей последовательности:

производится обнаружение движущегося автомобиля в зоне действия камеры;

проводится поиск автомобильного номера (или нескольких номеров);

осуществляется распознавание обнаруженного номера;

делаются снимки проезжающего автомобиля (по желанию пользователя);

осуществляется передача полученной информации для регистрации и архивирова- ния в выбранную по усмотрению пользователя базу данных;

ведется архив.
Пользователю предлагается четыре вида алгоритмов распознавания номера. Выбор наилучшего из них производится пользователем самостоятельно с целью достижения наи- лучшего результата в конкретных условиях применения.
Работа программного модуля SL-Traffic в комплексе с ПО «СпецЛаб – Проверка реги- страции» также ведётся в режиме реального времени и практически мгновенно (в течение одной секунды) выполняет следующие операции:

проводит распознавание номеров;

осуществляет поиск по всем существующим в ГИБДД базам данных;

при обнаружении криминальной информации выдаёт звуковое оповещение и тре- вожное сообщение на экран монитора;

всю полученную информация заносит в журнал.
12

Рисунок 9 − Модуль определения автомобильных номеров SL-Traffic

1.2.4

ДИГНУМ АВТО

Система распознавания автомобильных номеров «ДИГНУМ АВТО» предназначена для:

детекции и распознавания российских государственных номерных знаков (ГНЗ) транспортных средств на изображении, принимаемом с выбранных каналов, реали- зованных на платах видеозахвата типа Мегафрейм;

создания базы данных ГНЗ и работы с ней.
Функции системы распознавания номеров автомобилей:

вывод принимаемого изображения на экран;

поиск на изображении транспортного средства номерных знаков, их детекции и распознавания с последующим занесением в общую базу распознанных ГНЗ;

сравнение распознанного номера с номерами, имеющимися в базе (например, для розыска транспортного средства);

сохранение на жестком диске компьютера цветного изображения транспортного средства с распознанным номером, полутонового и бинарного изображения распо- знанного ГНЗ;

осуществление настроек системы ;

просмотр базы распознанных номеров и их сохраненных изображений;

"закольцовку" базы;

создание особого дополнительного списка архива, заполняемого самим пользова- телем. Его элементами являются ГНЗ, появление которых в контролируемой зоне вызывает сигнал тревоги (автомобили в розыске, автомобили VIP-клиентов и т.д.).
13

Рисунок 10 − Интерфейс системы «ДИГНУМ АВТО»


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал