圖像的預(yù)處理包括對(duì)動(dòng)態(tài)采集到的圖像進(jìn)行灰度化、二值化、邊界增強(qiáng)、濾波等處理，以克服圖像干擾，改善識(shí)別效果。而車牌識(shí)別中的圖像采集一般是用工業(yè)電視攝像機(jī) CCD 完成的。所獲取的目標(biāo)圖像中，含有復(fù)雜的自然背景及車身背景信息，同時(shí)易受照明條件(白天、黑夜)、天氣條件(陰、雨、霧、雪)及運(yùn)動(dòng)失真和模糊等因素的影響，因此嚴(yán)重影響獲取圖像的質(zhì)量，給后續(xù)的車牌分割和字符識(shí)別帶來很大的困難，所以有必要進(jìn)行圖像預(yù)處理操作。

    本文介紹了車牌定位前的圖像預(yù)處理的一些基本技術(shù)，目的是提高圖像質(zhì)量，后文中還會(huì)提到一些具體的技術(shù)，突出車牌信息。對(duì)幾種處理方法進(jìn)行了概括介紹，并詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)所采用的方法。

    3.1 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)

    3.1.1 數(shù)字圖像處理特點(diǎn)

    數(shù)字圖像處理是利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)與光學(xué)系統(tǒng)模擬處理相同效果的過程。數(shù)字圖像處理具有如下特點(diǎn)[7~9]：

    1 .處理精度高，再現(xiàn)性好。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理，其實(shí)質(zhì)是對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運(yùn)算。

    2.易于控制處理效果。在圖像處理程序中，可以任意設(shè)定或變動(dòng)各種參數(shù)，能有效控制處理過程，達(dá)到預(yù)期處理效果。這一特點(diǎn)在改善圖像質(zhì)量的處理中表現(xiàn)更為突出。

    3.處理的多樣性。由于圖像處理是通過運(yùn)行程序進(jìn)行的，因此，設(shè)計(jì)不同的圖像處理程序，可以實(shí)現(xiàn)各種不同的處理目的。

    4.圖像數(shù)據(jù)量龐大。

    車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)具有如下特點(diǎn)[10]：

    1.在大多數(shù)應(yīng)用情況下，車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)都需要實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的對(duì)汽車圖片進(jìn)行處理。

    2.用 CCD 攝像機(jī)拍到的汽車圖像往往具有很強(qiáng)的干擾，在識(shí)別前需要進(jìn)行某些處理，改善圖像質(zhì)量，以達(dá)到預(yù)期的識(shí)別效果。

    3.車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，在不同的應(yīng)用中對(duì)各種參數(shù)有不同的需求。

    4.在高速公路收費(fèi)口、智能小區(qū)入口等實(shí)際應(yīng)用中，都要求車牌識(shí)別系統(tǒng)能夠全天候、不間斷的工作，工作量龐大。因此，數(shù)字圖像處理技術(shù)適用于車輛自動(dòng)檢測(cè)，并在大量的實(shí)踐中得到了證實(shí)。

    3.1.2 BMP 圖像文件格式

    BMP(BitMap Picture)文件格式是 Windows 系統(tǒng)交換圖形、圖像數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)格式。BMP 圖像的數(shù)據(jù)由四部分組成：

    第一部分為位圖文件頭 BITMAPFILEHEADER, 它是一個(gè)結(jié)構(gòu)體；

    第二部分為位圖信息頭 BITMAPINFOHEADER，也是一個(gè)結(jié)構(gòu)，其定義這個(gè)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，指定圖像的寬度、高度、顏色、實(shí)際的位圖數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)、目標(biāo)設(shè)備的分辨率、指定本圖像實(shí)際用到的顏色數(shù)、指定本圖像中重要的顏色數(shù)等。

    第三部分是調(diào)色板(Palette)，這里是針對(duì)那些需要調(diào)色板的位圖文件而言的。真彩色圖像是不需要調(diào)色板的BITMAPINFOHEADER 后直接是位圖數(shù)據(jù)。調(diào)色板實(shí)際上是一個(gè)數(shù)組，共有biClrUsed 個(gè)元素(如果該值為零，則有 2 的 biBitCount 次方個(gè)元素)。數(shù)組中侮個(gè)元素的類型是一個(gè)RGBQUAD結(jié)構(gòu)，占 4 個(gè)字節(jié)。

    第四部分就是實(shí)際的圖像數(shù)據(jù)。對(duì)于用到調(diào)色板的位圖，圖像數(shù)據(jù)就是該像素顏色在調(diào)色板中的索引值，對(duì)于真彩色，圖像數(shù)據(jù)就是實(shí)際的 R、G、B 值。下面對(duì) 2 色、1 6 色、256 色位圖和真彩色位圖分別介紹。

    對(duì)于 2 色位圖，用 1 位就可以表示該像素的顏色（一般 0 表示黑，1 表示白），所以一個(gè)字節(jié)可以表示 8 個(gè)像素。

    對(duì)于 16 色位圖，用 4 位可以表示一個(gè)像素的顏色，所以一個(gè)字節(jié)可以表示 2 個(gè)像素。

    對(duì)于 256 色位圖，一個(gè)字節(jié)剛好可以表示 1 個(gè)像素。

    對(duì)于真彩色圖，三個(gè)字節(jié)才能表示 1 個(gè)像素。

    掌握數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)和圖像數(shù)字化技術(shù)是能夠正確應(yīng)用該技術(shù)的前提。由于 BMP 位圖文件格式在 WINDOWS 系統(tǒng)中的重要性，熟悉其組成形式十分必要，也是正確進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的必要條件。

    3.2 圖像灰度處理

    汽車圖像樣本，目前大都是通過攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備拍攝獲取的，因而預(yù)處理前的圖像多是彩色圖像。真彩色圖像又稱為 RGB 圖像，它是利用 R、 G、B 三個(gè)分量表示一個(gè)像素的顏色，其中 R、G、B 分別代表紅、綠、藍(lán) 3 種不同的顏色，通過三基色可以合成出任意顏色。所以對(duì)于一個(gè)尺寸為 m*n 的彩色圖像來說，存儲(chǔ)為一個(gè) m*n*3 的多維數(shù)組。彩色圖像包含著大量的顏色信息，不但在存儲(chǔ)上開銷很大，而且在處理上也會(huì)降低系統(tǒng)的執(zhí)行速度。由于圖像的每個(gè)象素都具有三個(gè)不同的顏色分量，存在許多與識(shí)別無關(guān)的信息，不便于進(jìn)一步的識(shí)別工作，因此在對(duì)汽車圖像進(jìn)行識(shí)別等處理中經(jīng)常將彩色圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D像，以加快處理速度[12]。

分解獲得。而 R、G、B 的取值范圍是 0-255，所以灰度的級(jí)別只有 256 級(jí)。

    灰度化的處理方法主要有如下三種：

    最大值法：使 R、G、B 的值等于三值中最大的一個(gè)，即 R=G=B=max(R,G,B)平均值法：使 R、G、B 的值等于三值的平均值，即 R=G=B=(R+G+B)/3加權(quán)平均值法：根據(jù)重要性或其它指標(biāo)給 R、G、B 賦予不同的權(quán)值，并使 R、G、B 等于它們的值的加權(quán)和平均，即 R=G=B=(WrR+WgG+WbB)/3其中 Wr、Wg、Wb 分別為 R、G、B 的權(quán)值。由于人眼對(duì)綠色的敏感度最高，對(duì)紅色的敏感度次之，對(duì)藍(lán)色的敏感度最低，所以本模塊采用Wr=0.299 、Wg=0.588 、Wb=0.113，從而得到最合理的汽車牌照灰度圖像，對(duì)車輛抓拍圖象灰度化的效果如圖 3-1: