題目智能抬桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)前言進(jìn)入21世紀(jì)，在即將到來(lái)的“萬(wàn)物互聯(lián)”的IOT時(shí)代，社區(qū)作為匯聚科技社會(huì)人，房，車(chē)三大未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最核心的要素，其價(jià)值將不言而喻。伴隨著人們的生活水平，經(jīng)濟(jì)水平的提高。居住的安全，方便以及便捷，受到了廣泛關(guān)注。一個(gè)智慧社區(qū)最能一開(kāi)始就體現(xiàn)其智能的地方肯定是大門(mén)了。它控制著社區(qū)人口出入，便捷的方式更容易受到居民喜愛(ài)。社區(qū)門(mén)禁從最初的對(duì)門(mén)鎖及鑰匙的管理到需要人工值守再到門(mén)禁卡，門(mén)禁系統(tǒng)逐步的發(fā)展，代表了智慧社區(qū)的發(fā)展方向。但是每一階段的門(mén)禁系統(tǒng)都有各種各樣的缺陷，對(duì)鑰匙的管理無(wú)疑是繁瑣以及麻煩的。人工值守需要耗費(fèi)大量的人力財(cái)力，可能出現(xiàn)值守人員未看到出入車(chē)輛，未進(jìn)行抬桿操作，導(dǎo)致車(chē)輛只能干等或者鳴笛提醒值守人員放行，在車(chē)輛較多的情況下，會(huì)出現(xiàn)擁堵的場(chǎng)面，十分不方便。并且人工值守成本較高的同時(shí)還不易管理。門(mén)禁卡存在安全性低，功能局限，易丟的隱患。目前家家戶戶經(jīng)濟(jì)條件提高，進(jìn)出社區(qū)都是駕車(chē)，這也使上述的門(mén)禁系統(tǒng)顯的更加吃力。本文設(shè)計(jì)的基于車(chē)牌識(shí)別的自動(dòng)抬桿系統(tǒng)是基于傳感器技術(shù)、無(wú)線通訊等技術(shù)上，針對(duì)以上門(mén)禁方式的不足，加以改進(jìn)，使其方便社區(qū)住戶出行，真正實(shí)現(xiàn)一個(gè)智慧社區(qū)的基本需求，改善用戶的生活方式，讓人們?cè)诓皇ピ旧鐓^(qū)安全性的前提下，擁有更方便快捷的出行享受。摘要隨著人們經(jīng)濟(jì)水平的提高，對(duì)居住環(huán)境的要求也越來(lái)越高。當(dāng)人們駕車(chē)進(jìn)入到自家小區(qū)時(shí)，如果遇到不方便的門(mén)禁，出入會(huì)很麻煩的情況下，會(huì)影響居民的心情，降低居住體驗(yàn)，若采用人工管理，將消耗大量的人力財(cái)力，并且效率低下，所以人工管理并不是長(zhǎng)久之舉。在智能化商品飛速發(fā)展的現(xiàn)在，人們往往喜歡采用更加智能的設(shè)備解決日常遇到的麻煩。針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了方便快捷的小區(qū)門(mén)禁系統(tǒng)，以達(dá)到人們心中智能社區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，從而方便人們的日常進(jìn)出社區(qū)。首先對(duì)于居民駕駛車(chē)輛車(chē)牌信息的采集，當(dāng)駕車(chē)駛?cè)牖蝰偝鰰r(shí)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)識(shí)別車(chē)牌并與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比，對(duì)已錄入數(shù)據(jù)庫(kù)的固定車(chē)輛放行，對(duì)臨時(shí)車(chē)進(jìn)行臨時(shí)管理，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出監(jiān)控，從而實(shí)行放行或禁止進(jìn)入等操作?？紤]到居民駕車(chē)進(jìn)出小區(qū)要到門(mén)口才能放行的問(wèn)題，本文采用攝像車(chē)牌識(shí)別一體化技術(shù)，識(shí)別范圍廣，當(dāng)車(chē)輛駛?cè)胱R(shí)別范圍內(nèi)，就開(kāi)始自動(dòng)識(shí)別，從而提前抬桿，讓車(chē)輛通過(guò)。很大程度上方便了居民的出行。關(guān)鍵字：自動(dòng)識(shí)別，智能抬桿，物聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線通訊目錄摘要 3第一章緒論 51.1設(shè)計(jì)背景以及意義 51.2國(guó)內(nèi)社區(qū)門(mén)禁發(fā)展現(xiàn)狀 61.3主要工作及論文組織結(jié)構(gòu) 61.3.1本文主要工作 61.3.2論文組織結(jié)構(gòu) 7第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 82.1需求分析 82.2框架設(shè)計(jì) 82.3功能模塊設(shè)計(jì) 9第三章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 103.1所需硬件設(shè)計(jì)組成 103.2攝像頭配置 10第四章應(yīng)用軟件設(shè)計(jì) 114.1軟件功能 114.1.1信息注冊(cè) 114.1.2攝像抓取 124.1.3顯示屏顯示 13 4.2安卓端軟件設(shè)計(jì) 13第五章基于OCR的視覺(jué)識(shí)別 145.1OCR識(shí)別的發(fā)展歷程及主要應(yīng)用 145.2OCR車(chē)牌識(shí)別 155.2.1圖像的采集與轉(zhuǎn)化 155.2.2邊緣提取 155.2.3牌照的地位與分割 16牌照區(qū)域定位 16牌照區(qū)域分割 16統(tǒng)一處理 175.2.4字符分割和比對(duì) 17第六章總結(jié) 186.1回顧 186.2研究的意義 186.3存在的問(wèn)題 196.4展望 19參考文獻(xiàn) 20致謝 21第一章緒論1.1設(shè)計(jì)背景及意義隨著時(shí)代的發(fā)展，更多智能方便的物品進(jìn)入了人們的生活，于是人們更加追求高品質(zhì)的生活。而社區(qū)作為聚集了大部分人群的地方，社區(qū)發(fā)展的智能與否也影響了人們的居住體驗(yàn)。一個(gè)社區(qū)的門(mén)禁控制著整個(gè)居民的出入，居民出入社區(qū)的高峰期無(wú)疑是上下班時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，如果很多車(chē)輛因?yàn)榫徛?，繁瑣的社區(qū)門(mén)禁系統(tǒng)造成擁堵在社區(qū)門(mén)口的現(xiàn)象，將大大降低居民居住的幸福感以及心情不悅，感到煩躁，可能造成上班遲到等損失。目前，有些物業(yè)管理不成熟的社區(qū)和一些老舊的小區(qū)，進(jìn)出車(chē)輛還存在刷卡，登記記錄這些操作，這種繁瑣程度可想而知。本來(lái)這種小區(qū)居住的大多數(shù)人群以老年人居多，不會(huì)寫(xiě)字，記性差門(mén)禁卡丟了，忘記帶這些問(wèn)題都有可能出現(xiàn)，再加上疫情防控階段，“守住大門(mén)”受到了這些居民的廣泛關(guān)注，在方便這些居民出行的前提下又要確保安全性，控制外來(lái)人口進(jìn)入。在這種情況下，一個(gè)基于車(chē)牌識(shí)別的智能門(mén)禁系統(tǒng)，將給居民帶來(lái)極大的方便以及安全性。本文設(shè)計(jì)的車(chē)牌識(shí)別抬桿系統(tǒng)，是一種基于視覺(jué)識(shí)別的智能門(mén)禁系統(tǒng)。本套系統(tǒng)通過(guò)攝像頭提前抓取進(jìn)出車(chē)輛照片，提取有效車(chē)牌信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的車(chē)牌號(hào)信息進(jìn)行對(duì)比，從而來(lái)控制車(chē)輛進(jìn)出社區(qū)，同時(shí)，PC電腦端可以實(shí)時(shí)查看車(chē)輛信息，查看出行記錄。也可以進(jìn)行車(chē)牌注冊(cè)，對(duì)臨時(shí)車(chē)輛也可以較好管理。與一些社區(qū)的刷卡以及登記進(jìn)入社區(qū)的門(mén)禁管理方式，此套系統(tǒng)更加的智能化，更加的方便。本課題研究意義具體如下。（1）當(dāng)前城市中仍有一些社區(qū)或公共場(chǎng)合在采用人工值守，刷門(mén)禁卡等方式進(jìn)入，這些方式在當(dāng)今智能化的社會(huì)顯得落后，缺點(diǎn)暴露無(wú)遺。智能化的社區(qū)門(mén)禁應(yīng)運(yùn)而生。（2）人工值守將耗費(fèi)大量的人力物力，且人員不易管理。門(mén)禁IC卡也可能丟失，或者被他人盜用，而本套系統(tǒng)是在無(wú)人的狀態(tài)下，利用車(chē)牌的唯一性，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)，快速的放行。（3）本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，展現(xiàn)了萬(wàn)物互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的相結(jié)合所設(shè)計(jì)的抬桿門(mén)禁系統(tǒng)，在方便居民出行的同時(shí)，也增加了其安全性，讓人們住的放心，住的舒心。1.2.國(guó)內(nèi)社區(qū)門(mén)禁發(fā)展現(xiàn)狀隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，經(jīng)濟(jì)水平的提高。社區(qū)作為匯聚城市人口的主要地方，社區(qū)的發(fā)展受到廣泛的關(guān)注。社區(qū)的大門(mén)口是最顯眼的地方。而大門(mén)的門(mén)禁系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，也出現(xiàn)了很大的變化。自鎖具發(fā)明以來(lái)，使用機(jī)械鎖進(jìn)入社區(qū)，樓宇，是最普遍的方法，但是需要社區(qū)保安值守，且鑰匙難于管理，存在易丟失，易盜用的風(fēng)險(xiǎn)，安全性以及便捷性，都很不到位。后來(lái)出現(xiàn)了IC電子卡，居民出入通過(guò)刷卡，這的確是大大改善了出行方式，相比之前更加方便，但或多或少也存在一些問(wèn)題，比如卡會(huì)丟失，被他人撿到之后的后果也不堪設(shè)想。目前一些小區(qū)也有抬桿系統(tǒng)，但需要人通過(guò)遙控來(lái)控制，也有不便的地方。1.3主要工作及論文組織結(jié)構(gòu)1.3.1本文主要工作 本文所設(shè)計(jì)的基于視覺(jué)自動(dòng)識(shí)別車(chē)牌的社區(qū)門(mén)禁抬桿系統(tǒng)，是通過(guò)對(duì)車(chē)牌的識(shí)別與數(shù)據(jù)庫(kù)中的車(chē)牌信息進(jìn)行對(duì)比來(lái)控制桿子的升降。此套系統(tǒng)不需要人工看守，也不需要主動(dòng)刷卡，既省去了人工看守費(fèi)用，降低成本，也解決了居民會(huì)丟失門(mén)禁卡的問(wèn)題，減輕了住戶的煩惱。從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)利民，安全的社區(qū)門(mén)禁系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，需要完成以下一些步驟： （1）車(chē)牌信息的注冊(cè)。住戶首先通過(guò)PC電腦端的APP，輸入人員的姓名，性別，年齡，身份證號(hào)碼，家庭門(mén)牌號(hào)，所屬車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)，上傳個(gè)人正面照，最終注冊(cè)成功。以上步驟完成居民信息的采集。 （2）信息數(shù)據(jù)的查詢。社區(qū)物業(yè)或者安保部門(mén)，通過(guò)登錄APP管理賬號(hào)，輸入對(duì)應(yīng)車(chē)牌號(hào)，點(diǎn)擊查詢，即可查到該車(chē)輛出入社區(qū)的時(shí)間，住址以及由攝像頭捕捉到的駕駛?cè)说恼掌瑘D像。極大的提高了辦事效率以及社區(qū)安全性。 （3）車(chē)牌識(shí)別進(jìn)行抬桿。本系統(tǒng)使用網(wǎng)上開(kāi)源的視覺(jué)識(shí)別OCR技術(shù)，通過(guò)攝像頭提取捕捉到的照片中的車(chē)牌信息，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)牌識(shí)別。該OCR技術(shù)應(yīng)用于多場(chǎng)景的高精度的圖片，文字識(shí)別，范圍十分廣泛。 （4）桿子的控制。當(dāng)攝像頭識(shí)別到的車(chē)牌信息與信息庫(kù)中的一致時(shí)，通過(guò)連接藍(lán)牙，藍(lán)牙傳送信號(hào)到抬桿控制器，從而進(jìn)行桿子的升降。1.3.2論文的組織結(jié)構(gòu)本文共分為六個(gè)章節(jié)，第一章闡述了課題的背景，意義，國(guó)內(nèi)人臉識(shí)別門(mén)禁的發(fā)展現(xiàn)狀以及本文主要工作和結(jié)構(gòu)安排。第二章為系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)需求，框架設(shè)計(jì)，功能模塊的介紹。第三章為硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括硬件組成部分，攝像頭配置的介紹。第四章為系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，主要有軟件功能的介紹，包括信息注冊(cè)，攝像抓取，顯示屏顯示。還有安卓端軟件的設(shè)計(jì)。第五章為基于OCR識(shí)別技術(shù)的介紹，該章節(jié)簡(jiǎn)單的介紹了OCR技術(shù)的發(fā)展及主要應(yīng)用，以及OCR車(chē)牌識(shí)別的實(shí)現(xiàn)流程。第六章為本文的總結(jié)，包括對(duì)本文內(nèi)容的回顧介紹和對(duì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)前的前期準(zhǔn)備等等。還有對(duì)本系統(tǒng)研究意義的總結(jié)，針對(duì)本系統(tǒng)所列出的出現(xiàn)的問(wèn)題，還是有很多不足的地方。最后寫(xiě)出了對(duì)本文的展望，在后續(xù)的工作中，在自身水平以及各方面都提升的情況下，希望解決問(wèn)題，使本套系統(tǒng)更加完善。第二章系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)2.1需求分析 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，人們?cè)絹?lái)越喜歡用智能化的物品來(lái)提高生活質(zhì)量，在享受智能化的物品給生活帶來(lái)方便的同時(shí)，也更加關(guān)注其安全性。社區(qū)門(mén)禁的便捷，安全正符合人們的需求。 隨著網(wǎng)絡(luò)通信以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)視覺(jué)識(shí)別的社區(qū)自動(dòng)抬桿技術(shù)，更加符合社會(huì)發(fā)展的需求，更加符合大眾心中的智能標(biāo)準(zhǔn)。它既代替了傳統(tǒng)的固定人員看守社區(qū)大門(mén)的方法，也彌補(bǔ)了刷IC門(mén)禁卡進(jìn)入小區(qū)的漏洞。本系統(tǒng)主要從以下幾個(gè)方面簡(jiǎn)單的進(jìn)行需求分析，具體如下：（1）取代了老舊社區(qū)的人工看守管理門(mén)禁的方式，節(jié)約了人工成本，并且使小區(qū)門(mén)禁更加快捷，方便人們出行，提高了社區(qū)的安全性。也解決了使用IC卡易丟失，會(huì)被盜用的問(wèn)題，更加安全。（2）讓居民體驗(yàn)到智能化的社區(qū)服務(wù)，提高居民的幸福感，帶給人們智能化的居住體驗(yàn)，使用本套自動(dòng)抬桿的社區(qū)門(mén)禁系統(tǒng)將會(huì)更加的方便，便捷，安全。2.2框架設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的架構(gòu)圖具體如圖2.2 圖2.2系統(tǒng)架構(gòu)圖(1)前端系統(tǒng)：安裝攝像頭，通過(guò)藍(lán)牙連接電動(dòng)擋車(chē)器，將信號(hào)上傳到PC機(jī)實(shí)時(shí)控制升降。攝像頭的OCR識(shí)別技術(shù)，可以大范圍的準(zhǔn)確識(shí)別過(guò)往車(chē)輛的車(chē)牌，從而精確的控制車(chē)輛進(jìn)出。(2)傳輸系統(tǒng)：客戶端軟件與PC端通過(guò)協(xié)議相連接，進(jìn)行車(chē)輛信息的注冊(cè)，識(shí)別以及PC機(jī)的查詢。(3)后端系統(tǒng)：PC端可以查詢車(chē)輛信息及車(chē)主信息，主要是提供查詢系統(tǒng)。2.3功能模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的功能是通過(guò)攝像頭的視覺(jué)識(shí)別出入車(chē)輛的車(chē)牌，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的車(chē)牌信息對(duì)比，從而來(lái)控制桿子的升降，實(shí)現(xiàn)智能化的門(mén)禁系統(tǒng)。 第三章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1所需硬件設(shè)計(jì)組成本系統(tǒng)攝像頭，專用顯示屏，補(bǔ)光燈，快速閘機(jī)以及計(jì)算機(jī)，軟件等組成。配置攝像頭，連接PC端，可以通過(guò)PC機(jī)檢測(cè)攝像畫(huà)面。將抬桿用藍(lán)牙與控制器連接，當(dāng)攝像頭采集有效信息，發(fā)送指令到控制器從而控制抬桿的升降。部分核心代碼如下。3.2攝像頭配置本系統(tǒng)使用的帶有OCR自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的攝像頭，攝像采集到的有效畫(huà)面會(huì)同步至PC端供查看，攝像頭可以大范圍的，準(zhǔn)確的，抓取來(lái)往車(chē)輛車(chē)牌信息。并且受到光線以及其他環(huán)境因素的影響極小。首先用VisualStudio2019軟件進(jìn)行編程。使用NLE.Device.ADAM類打開(kāi)攝像頭并連接。具體代碼如下。第四章應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)4.1軟件功能本系統(tǒng)使用VisualStudio2019進(jìn)行編程，使用C#語(yǔ)言。VisualStudio2019是一款由微軟推出最新款專業(yè)化VS編程開(kāi)發(fā)工具，VS2019功能強(qiáng)勁，十分受編程人員喜愛(ài)，可以幫助用戶輕松進(jìn)行編程操作，VisualStudio2019中文版便捷好用，還具備了一個(gè)源代碼編輯器功能，可以幫助運(yùn)行以及編輯C++，PHP等各種編程語(yǔ)言。共實(shí)現(xiàn)以下幾項(xiàng)功能。(1)車(chē)輛信息的注冊(cè)(2)車(chē)輛信息以及識(shí)別記錄的查詢(3)信息及識(shí)別記錄上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)(4)從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取信息4.1.1信息注冊(cè)居民在實(shí)現(xiàn)車(chē)牌識(shí)別之前，需要通過(guò)PC端軟件進(jìn)行信息注冊(cè)。注冊(cè)內(nèi)容主要有人員的姓名，性別，年齡，身份證號(hào)碼，家庭門(mén)牌號(hào)，所屬車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)，上傳個(gè)人正面照。先將這些信息采集到位，然后在通過(guò)PC機(jī)將以上采集到的信息同步至數(shù)據(jù)庫(kù)中。注冊(cè)界面如下。添加車(chē)牌信息部分代碼如下：使用Add方法，添加車(chē)牌。當(dāng)攝像頭抓取的圖像與代碼中的符合時(shí)，放行。若不符，則不會(huì)接收到信號(hào)，最終不放行。4.1.2攝像抓取當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入社區(qū)時(shí)，攝像頭會(huì)自動(dòng)抓取車(chē)牌信息，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行對(duì)比。并將抓取照片自動(dòng)存放在指定地方，方便以后查詢。以下是抓取存放信息的主要代碼。4.1.3顯示屏顯示當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入社區(qū)時(shí)，當(dāng)攝像頭捕捉到的車(chē)牌信息對(duì)比成功后，抬桿抬起的同時(shí)，顯示屏也會(huì)顯示“車(chē)輛通過(guò)”的字樣。表示成功，也方便車(chē)主更直觀的看到。若車(chē)輛為外來(lái)車(chē)輛，沒(méi)有登記的情況下自然不能進(jìn)入小區(qū)，此時(shí)的顯示屏上會(huì)顯示“車(chē)牌xxx,未登記的字樣”，這樣可以提醒安保人員進(jìn)入人員登記。為小區(qū)安全提供了保障。顯示屏代碼具體如下。4.2安卓端軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)為了方便居民更加快捷的注冊(cè)信息，設(shè)計(jì)了一個(gè)手機(jī)端APP供用戶注冊(cè)車(chē)輛信息等等。使用AndroidStudio編程軟件進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。AndroidStudio是一個(gè)全新的Android開(kāi)發(fā)環(huán)境，基于IntelliJIDEA.類似EclipseADT，AndroidStudio提供了集成的Android開(kāi)發(fā)工具用于開(kāi)發(fā)和調(diào)試。該軟件主要實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)注冊(cè)車(chē)牌信息以及車(chē)主可以通過(guò)此APP在數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢自己車(chē)輛進(jìn)出社區(qū)的識(shí)別信息的功能。 第五章基于OCR的視覺(jué)識(shí)別5.1OCR識(shí)別的發(fā)展歷程及主要應(yīng)用 計(jì)算機(jī)文字識(shí)別，俗稱光學(xué)字符識(shí)別，英文全稱是OpticalCharacterRecognition(簡(jiǎn)稱OCR)，它是利用光學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)把印在或?qū)懺诩埳系奈淖肿x取出來(lái)，并轉(zhuǎn)換成一種計(jì)算機(jī)能夠接受、人又可以理解的格式。OCR技術(shù)是實(shí)現(xiàn)文字高速錄入的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 在OCR技術(shù)中，印刷體文字識(shí)別是開(kāi)展最早，技術(shù)上最為成熟的一個(gè)。早在1929年德國(guó)科學(xué)家Taushek就取得了一項(xiàng)光學(xué)字符識(shí)別(OpticalCharacterRecognition，簡(jiǎn)稱OCR)的專利131。歐美國(guó)家為了將浩如煙海、與日俱增的大量報(bào)刊雜志、文件資料和單據(jù)報(bào)表等文字材料輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，從上世紀(jì)50年代就開(kāi)始了西文OCR技術(shù)的研究，以便代替人工鍵盤(pán)輸入。經(jīng)過(guò)40多年的不斷發(fā)展和完善，并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，西文OCR技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，使得大量的文字資料能夠快速、方便、省時(shí)省力和及時(shí)地輸入到計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)了信息處理的“電子化”。 與國(guó)外相比，我國(guó)的印刷體漢字識(shí)別研究是從上世紀(jì)70年代末起步的，至今己有近三十年的發(fā)展歷史，大致可以分成探索階段，研制階段以及實(shí)用階段。印刷體漢字識(shí)別自從1989年在國(guó)內(nèi)掀起高潮至今，處于實(shí)用階段。在此期間，清華大學(xué)電子工程系、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所智能中心、北京信息工程學(xué)院、沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所等多家單位分別研制并開(kāi)發(fā)出了實(shí)用化的印刷體漢字識(shí)別系統(tǒng)。尤其是由清華大學(xué)電子工程系研制的清華THOCR產(chǎn)品和由漢王集團(tuán)開(kāi)發(fā)的尚書(shū)OCR產(chǎn)品，它們始終都處于技術(shù)發(fā)展的最前沿，并占據(jù)著最大的市場(chǎng)份額，代表著印刷體漢字識(shí)別技術(shù)的發(fā)展潮流。目前，印刷體漢字識(shí)別技術(shù)的研究熱點(diǎn)已經(jīng)從單純的文字識(shí)別轉(zhuǎn)移到了表格的自動(dòng)識(shí)別與錄入，圖文混排和多語(yǔ)種混排的版面分析、版面理解和版面恢復(fù)，名片識(shí)別，金融票據(jù)識(shí)別和古籍識(shí)別等內(nèi)容上。并且出現(xiàn)了許多相關(guān)的識(shí)別系統(tǒng)，如:紫光文通推出的名片識(shí)別系統(tǒng)(ecard)、身份證識(shí)別系統(tǒng)(e驗(yàn)通)和“慧視”屏幕文字圖像識(shí)別系統(tǒng)等等。這些新的識(shí)別系統(tǒng)的出現(xiàn)，標(biāo)志著印刷體漢字識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣闊的擴(kuò)展。OCR識(shí)別技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展至今，技術(shù)水平已十分成熟。其主要應(yīng)用于車(chē)牌識(shí)別，Tesseract,驗(yàn)證碼識(shí)別。OCR識(shí)別技術(shù)已經(jīng)從方方面面滲透入我們的生活。5.2OCR車(chē)牌識(shí)別 一個(gè)OCR識(shí)別系統(tǒng)，其目的很簡(jiǎn)單，只是要把影像作一個(gè)轉(zhuǎn)換，使影像內(nèi)的圖形繼續(xù)保存、有表格則表格內(nèi)資料及影像內(nèi)的文字，一律變成計(jì)算機(jī)文字，使能達(dá)到影像資料的儲(chǔ)存量減少、識(shí)別出的文字可再使用及分析，當(dāng)然也可節(jié)省因鍵盤(pán)輸入的人力與時(shí)間。一個(gè)基于OCR技術(shù)的車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)，需要經(jīng)歷圖像的采集與轉(zhuǎn)換，邊緣提取，牌照的定位和分割，字符的分割和比對(duì)這四大步驟。具體介紹如下。5.2.1圖像的采集與轉(zhuǎn)化 考慮到現(xiàn)有牌照的字符與背景的顏色搭配一般有藍(lán)底白字、黃底黑字、白底紅字、綠底白字和黑底白字等幾種，利用不同的色彩通道就可以將區(qū)域與背景明顯地區(qū)分出來(lái)，例如，對(duì)藍(lán)底白字這種最常見(jiàn)的牌照，采用藍(lán)色B通道時(shí)牌照區(qū)域?yàn)橐涣恋木匦?，而牌照字符在區(qū)域中并不呈現(xiàn)。因?yàn)樗{(lán)色（255，0，0）與白色（255，255，255）在B通道中并無(wú)區(qū)分，而在G、R通道或是灰度圖像中并無(wú)此便利。同理對(duì)白底黑字的牌照可用R通道，綠底白字的牌照可以用G通道就可以明顯呈現(xiàn)出牌照區(qū)域的位置，便于后續(xù)處理。5.2.2邊緣提取 邊緣是指圖像局部亮度變化顯著的部分，是圖像風(fēng)、紋理特征提取和形狀特征提取等圖像分析的重要基礎(chǔ)。所以在此我們要對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)。圖像增強(qiáng)處理對(duì)圖像牌照的可辨認(rèn)度的改善和簡(jiǎn)化后續(xù)的牌照字符定位和分割的難度都是很有必要的。增強(qiáng)圖像對(duì)比度度的方法有：灰度線性變換、圖象平滑處理等，具體如下：（1）灰度矯正：由于牌照?qǐng)D像在拍攝時(shí)受到種種條件的限制和干擾，圖像的灰度值往往與實(shí)際景物不完全匹配，這將直接影響到圖像的后續(xù)處理。如果造成這種影響的原因主要是由于被攝物體的遠(yuǎn)近不同，使得圖像中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域的灰度失衡，或是由于攝像頭在掃描時(shí)各點(diǎn)的靈敏度有較大的差異而產(chǎn)生圖像灰度失真，或是由于曝光不足而使得圖像的灰度變化范圍很窄。這時(shí)就可以采用灰度校正的方法來(lái)處理，增強(qiáng)灰度的變化范圍、豐富灰度層次，以達(dá)到增強(qiáng)圖像的對(duì)比度和分辨率。我們發(fā)現(xiàn)車(chē)輛牌照?qǐng)D像的灰度取值范圍大多局限在r=(50,200)之間，而且總體上灰度偏低，圖像較暗。根據(jù)圖象處理系統(tǒng)的條件，最好將灰度范圍展開(kāi)到s=(0,255)之間。（2）圖像平滑處理：對(duì)于受噪聲干擾嚴(yán)重的圖像，由于噪聲點(diǎn)多在頻域中映射為高頻分量，因此可以在通過(guò)低也可以直接在空域中用求鄰域平均值的方法來(lái)通濾波器來(lái)濾除噪聲，但實(shí)際中為了簡(jiǎn)化算法，削弱噪聲的影響。由于牌照是車(chē)輛上比較明顯的圖像區(qū)域，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)膱D象變換，它在整幅中可以明顯地呈現(xiàn)出其邊緣。邊緣提取是較經(jīng)典的算法，此處邊緣的提取采用的是Roberts算子。5.2.3牌照的定位和分割牌照的定位和分割是牌照識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，其主要目的是在經(jīng)圖像預(yù)處理后的原始灰度圖像中確定牌照的具體位置，并將包含牌照字符的一塊子圖像從整個(gè)圖像中分割出來(lái)，供字符識(shí)別子系統(tǒng)識(shí)別之用，分割的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到整個(gè)牌照字符識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別率。由于牌照?qǐng)D像在原始圖像中是很有特征的一個(gè)子區(qū)域，確切說(shuō)是水平度較高的橫向近似的長(zhǎng)方形，它在原始圖像中的相對(duì)位置比較集中，而且其灰度值與周邊區(qū)域有明顯的不同，因而在其邊緣形成了灰度突變的邊界，這樣就便于通過(guò)邊緣檢測(cè)來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行分割。牌照區(qū)域定位牌照?qǐng)D像經(jīng)過(guò)了以上的處理后，牌照區(qū)域已經(jīng)十分明顯，而且其邊緣得到了勾勒和加強(qiáng)。此時(shí)可進(jìn)一步確定牌照在整幅圖像中的準(zhǔn)確位置。這里選用的是數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法，其基本思想是用具有一定形態(tài)的機(jī)構(gòu)元素去量度和提取圖像中的對(duì)應(yīng)形狀以達(dá)到對(duì)圖像分析和識(shí)別的目的。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的應(yīng)用可以簡(jiǎn)化圖像數(shù)據(jù)，保持它們基本的形態(tài)特征，并除去不相干的結(jié)構(gòu)。牌照區(qū)域分割對(duì)車(chē)牌的分割可以有很多種方法，本程序是利用車(chē)牌的彩色信息的彩色分割方法。根據(jù)車(chē)牌底色等有關(guān)的先驗(yàn)知識(shí)，采用彩色像素點(diǎn)統(tǒng)計(jì)的方法分割出合理的車(chē)牌區(qū)域，確定車(chē)牌底色藍(lán)色RGB對(duì)應(yīng)的各自灰度范圍，然后行方向統(tǒng)計(jì)在此顏色范圍內(nèi)的像素點(diǎn)數(shù)量，設(shè)定合理的閾值，確定車(chē)牌在行方向的合理區(qū)域。然后，在分割出的行區(qū)域內(nèi)，統(tǒng)計(jì)列方向藍(lán)色像素點(diǎn)的數(shù)量，最終確定完整的車(chē)牌區(qū)域。統(tǒng)一處理經(jīng)過(guò)上述方法分割出來(lái)的車(chē)牌圖像中存在目標(biāo)物體、背景還有噪聲，要想從圖像中直接提取出目標(biāo)物體，最常用的方法就是設(shè)定一個(gè)閾值T，用T將圖像的數(shù)據(jù)分成兩部分：大于T的像素群和小于T的像素群，即對(duì)圖像二值化。均值濾波是典型的線性濾波算法，它是指在圖像上對(duì)目標(biāo)像素給一個(gè)模板，該模板包括了其周?chē)呐R近像素。再用模板中的全體像素的平均值來(lái)代替原來(lái)像素值。5.2.4字符分割和比對(duì)(1)字符分割：在汽車(chē)牌照自動(dòng)識(shí)別過(guò)程中，字符分割有承前啟后的作用。它在前期牌照定位的基礎(chǔ)上進(jìn)行字符的分割，然后再利用分割的結(jié)果進(jìn)行字符識(shí)別。字符識(shí)別的算法很多，因?yàn)檐?chē)牌字符間間隔較大，不會(huì)出現(xiàn)字符粘連情況，所以此處采用的方法為尋找連續(xù)有文字的塊，若長(zhǎng)度大于某閾值，則認(rèn)為該塊有兩個(gè)字符組成，需要分割。(2)字符識(shí)別：字符的識(shí)別目前用于車(chē)牌字符識(shí)別(OCR)中的算法主要有基于模板匹配的OCR算法以及基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的OCR算法?；谀０迤ヅ涞腛CR的基本過(guò)程是:首先對(duì)待識(shí)別字符進(jìn)行二值化并將其尺寸大小縮放為字符數(shù)據(jù)庫(kù)中模板的大小，然后與所有的模板進(jìn)行匹配，最后選最佳匹配作為結(jié)果。第六章總結(jié)6.1回顧 本系統(tǒng)結(jié)合市面上一些小區(qū)落后的門(mén)禁系統(tǒng)，所做出的一種更加高效，更加快捷，更加安全的一種新型門(mén)禁系統(tǒng)。從前期的市面調(diào)研到翻閱大量的資料，針對(duì)這些落后的門(mén)禁方式所出現(xiàn)的問(wèn)題隱患，做出針對(duì)性的功能設(shè)計(jì)。本文中使用的視覺(jué)識(shí)別OCR技術(shù)，是當(dāng)前文字圖像識(shí)別方面最成熟，最方便，最準(zhǔn)確的一項(xiàng)技術(shù)。是本文這套基于車(chē)牌識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)的首要之選。本文主要完成了以下幾項(xiàng)工作：(1)通過(guò)走訪及查閱眾多的資料，了解了現(xiàn)在很多社區(qū)的門(mén)禁方式以及其安全隱患。列舉了此系統(tǒng)的研究意義及當(dāng)前社區(qū)門(mén)禁系統(tǒng)的現(xiàn)狀和現(xiàn)代大多數(shù)人對(duì)智能化的社區(qū)門(mén)禁的那種迫切需求。(2)結(jié)合自身的專業(yè)水平和與現(xiàn)在的社區(qū)門(mén)禁的對(duì)比，設(shè)計(jì)出了比較智能化的基于車(chē)牌識(shí)別技術(shù)的自動(dòng)抬桿門(mén)禁系統(tǒng)，極大的滿足了當(dāng)前大多數(shù)居民的一些要求。也順應(yīng)了當(dāng)前萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代發(fā)展。(3)準(zhǔn)備了攝像頭，補(bǔ)光燈，專用顯示屏，快速閘機(jī)以及計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備。通過(guò)對(duì)這些設(shè)備的調(diào)試，也可以投入使用中。(4)軟件設(shè)計(jì)方面，使用VisualStudio2019軟件完成了對(duì)PC端注冊(cè)車(chē)牌信息的設(shè)計(jì)。用戶可以使用PC機(jī)注冊(cè)自己的車(chē)牌及其他信息，也可以查詢自己的出行記錄。也使用AndroidStudio完成了對(duì)手機(jī)端APP的設(shè)計(jì)，方便了住戶的查詢，即只需下載手機(jī)APP，就可以方便快捷的查詢自家識(shí)別記錄。6.2研究意義本文針對(duì)目前大多數(shù)社區(qū)的落后的門(mén)禁方式，設(shè)計(jì)出了一套基于車(chē)牌識(shí)別技術(shù)的自動(dòng)抬桿系統(tǒng)，解決了這些小區(qū)的進(jìn)出擁堵，以及安全性的問(wèn)題。提高了居民進(jìn)出效率，方便了人們的出行方式以及社區(qū)安全性的問(wèn)題。讓居民體驗(yàn)智能化社區(qū)的體驗(yàn)，增加幸福指數(shù)。6.3存在的問(wèn)題由于本人的經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)水平一些方面的不足，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還是有諸多方面的不足。部分內(nèi)容還是存在些問(wèn)題，需要后續(xù)補(bǔ)充改善。具體如下：(1)PC端，安卓端注冊(cè)界面不夠美觀，需要后期加工處理美觀一下。(2)硬件設(shè)施方面不夠完備，導(dǎo)致很多功能還是無(wú)法調(diào)試，藍(lán)牙連接的信號(hào)響應(yīng)比較慢，導(dǎo)致自動(dòng)閘機(jī)需要一定的接受信號(hào)時(shí)間才可以實(shí)現(xiàn)指令。(3)軟件代碼編程方面還是不夠完善，編碼功底還需加強(qiáng)，安卓APP注冊(cè)不是很完善，數(shù)據(jù)查詢很繁瑣，數(shù)據(jù)沒(méi)有統(tǒng)一管理。6.4展望本系統(tǒng)目前只是初步完成了對(duì)車(chē)牌識(shí)別技術(shù)的自動(dòng)抬桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，雖然有很多不足，但是比較適應(yīng)當(dāng)代時(shí)代的發(fā)展，可以解決很多社區(qū)的問(wèn)題，希望在之后自身水平提高的情況下繼續(xù)完善本套系統(tǒng)，解決這套系統(tǒng)所出現(xiàn)的問(wèn)題，使它可以真正的適用在市場(chǎng)中。 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