基于SVM的车牌判别(一)

本文介绍了一个基于SVM的车牌识别项目,主要任务是通过SVM分类器从边缘检测和颜色检测得到的区域中筛选车牌。项目采用RBF核函数的SVM模型,收集了20000多张图像作为数据集,并使用HOG特征提取方法降低维度。训练过程中,保持样本平衡以避免预测偏向性,最终训练得到的模型权重文件可用于后续的车牌判别。

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基于SVM的车牌判别(一)

1 项目背景

车牌识别技术是智慧城市建设的重要组成部分,常被用于道闸系统、交通监控系统、停车场系统等重要场合,对于保障行人生命安全、提高交通管理秩序具有重要意义。准确、鲁棒性强的中文车牌识别系统是在中国部署智慧城市及智能交通系统的关键。

现有的车牌识别技术主要分为车牌定位、字符分割和字符识别三个部分,车牌定位主要利用边缘检测和颜色检测来定位车牌区域,接着通过SVM分类器筛选出车牌,字符分割则是借助车牌字符的几何特征和排列规则来进行划分,字符识别可用模板匹配或神经网络来实现。

利用边缘检测和颜色检测定位车牌,得到的区域往往包含车牌区域和非车牌区域,本项目要完成的工作就是利用SVM分类器来对这两类区域进行判别,从而筛选出车牌区域。

2 详细设计

常规的车牌识别算法流程图如图2-1所示。

在这里插入图片描述

本项目主要针对非车牌区域去除这一块工作,利用训练好的SVM模型进行判别,筛选出车牌区域。

车牌区域判别利用的是SVM(Support Vector Machine),是常见的一种机器学习模型。SVM广泛应用于分类问题,对于二分类问题有很好的性能。本文的SVM模型选用RBF核函数。RBF核函数又称为高斯核函数,通过衡量各个样本之间的“相似度”,在一个刻画“相似度”的空间中,让同类样本更好得聚在一起,进而线性可分。通过跟高斯核的结合,支持向量机可以表达出非常复杂的分类界线,最典型的特征就是可以将低维的空间映射到高维的空间,如图2-2所示。

### 基于MATLAB的车牌识别项目 #### 、图像预处理 为了提高后续步骤中的准确性,在开始之前需要对输入图片进行必要的预处理工作。这步骤主要包括转换成灰度图以及去除噪声等内容。 ```matlab % 读入彩色图像并显示原图 img = imread('car_plate.jpg'); imshow(img); title('Original Image'); % 将RGB颜色空间转为灰度级表示形式 grayImg = rgb2gray(img); figure; imshow(grayImg); title('Grayscale Image'); % 应用高斯滤波器来减少随机干扰因素的影响 filteredGrayImg = imgaussfilt(grayImg, 2); % 参数2代表标准差大小 figure; imshow(filteredGrayImg); title('Filtered Grayscale Image'); ``` #### 二、车牌区域检测 通过边缘检测算法找到可能存在的矩形框位置作为候选区;接着利用形态学运算进步优化这些边界线,最后筛选出最有可能属于汽车牌照的那个部分。 ```matlab % 进行Canny Edge Detection得到初步轮廓信息 edgeImage = edge(filteredGrayImg,'canny',[0.15 0.3]); se = strel('square',3); dilatedEdgeImage = imdilate(edgeImage, se); figure; imshow(dilatedEdgeImage); title('Dilated Edges'); % 查找连通域,并计算其面积和周长比例特征向量用于判断是否为车牌形状 stats = regionprops('table', dilatedEdgeImage, 'Area','Perimeter','BoundingBox'); minRatio = inf; plateBoxIdx = -1; for i=1:height(stats) area = stats.Area(i); perimeter = stats.Perimeter(i); ratio = (perimeter * perimeter)/area; if(ratio<minRatio && ratio>4 && ratio<8) % 设定合理的阈值范围 minRatio=ratio; plateBoxIdx=i; end end if(plateBoxIdx~=-1) bbox = round([stats.BoundingBox(plateBoxIdx,:)]); else error('No valid license plate detected!'); end croppedPlateRegion = imcrop(filteredGrayImg,bbox); figure; imshow(croppedPlateRegion); title('Detected License Plate Region'); ``` #### 三、字符分割与识别 当获取到清晰可见的目标对象之后,则可以尝试对其进行逐个文字切分再分别送入训练好的分类器完成最终判别过程。 ```matlab % 对裁剪出来的子图再次做次腐蚀膨胀操作以便更好地分离各个字母/数字单元格 binaryPlateRegion=~imbinarize(croppedPlateRegion,.7); erodedBinaryPlateRegion=bwareaopen(binaryPlateRegion,50); seSquare = strel('square',2); finalCharSegResult = ~imdilate(erodedBinaryPlateRegion,seSquare); figure; imshow(finalCharSegResult); title('Character Segmentation Result'); % 下面这部分假设已经准备好了个预先训练好支持多类别的SVM模型文件svmModel.mat load svmModel.mat;% 加载保存下来的SVM模型参数数据包 charLabels={'A','B','C','D','E','F','G','H','I',... 'J','K','L','M','N','O','P','Q','R',... 'S','T','U','V','W','X','Y','Z'}; [charPositions,charWidths]=bwlabel(~finalCharSegResult); predictedChars=''; for idx=1:max(charPositions(:)) charPatch=extractRectangularPatchFromBWLabelledImage(idx,... finalCharSegResult,... croppedPlateRegion); featureVector=getFeatureVectorOfSingleChar(charPatch); [~,predIdx]=max(svmclassify(svmModel,featureVector)); predictedChars=[predictedChars charLabels{predIdx}]; end disp(['Predicted Characters on the Detected LP:',upper(predictedChars)]); ``` 上述代码片段展示了如何使用MATLAB构建个简单的车牌识别系统框架[^1][^2][^3]。需要注意的是实际应用中还需要考虑更多细节问题比如光照变化影响下的鲁棒性改进措施等。
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