CN102236791A - 一种倾斜车牌的字符分割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜车牌的字符分割方法，包括以下步骤:车牌二值化，得到字符和背景分开的二值图；设置上水平分割线和下水平分割线；判断车牌是否倾斜;将车牌竖直分割；若车牌是倾斜的，则需要倾斜补偿。本发明的倾斜车牌的字符分割方法，针对水平分割较困难的倾斜车牌，水平分割精确，而且算法简单，在提高性能的基础上仍能满足实时处理需求。

Description

一种倾斜车牌的字符分割方法

技术领域

本发明涉及一种车牌字符分割方法，具体地说，是涉及一种倾斜车牌的字符分割，属于智能交通技术领域。

背景技术

在交通领域中，车牌字符分割是车牌识别前的一个重要步骤，包括水平分割和竖直分割，如图1所示，水平分割是根据车牌据有纹理性的特点，特别当车牌被2值化后，车牌字符的水平方向存在黑白跳变，并且正常情况下跳变次数大于7，以此为依据可以对车牌进行水平分割，将字符用上下两条水平分割线将7个字符整体从车牌背景中水平分割出来。但是车牌稍有倾斜，图1中的前两个字符“鲁E”的位置相比其他字符靠下，因此字符“鲁E”的底部所在的行跳变次数是不够的，下水平分割线不能切到字符“鲁E”的底部，这种情况下，字符“鲁”和字符“E”都会识别错误。因此，车牌的水平分割很容易受到倾斜车牌的影响，导致分割不准确。

基于此，如何发明一种车牌字符分割方法，可以对倾斜车牌的字符非常快速、简单、准确的做水平分割，是本发明主要解决的问题。

发明内容

本发明为了提高倾斜车牌水平分割的准确性，提供了一种车牌字符分割方法，特别针对倾斜车牌的水平分割，分割准确，方法简单可靠。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种倾斜车牌的字符分割方法，包括以下步骤：

（1）、车牌二值化，得到字符和背景分开的二值图；

（2）、计算上水平分割线和下水平分割线；

（3）、判断车牌是否倾斜：

从上水平分割线向上逐行扫描，以及从下水平分割线向下逐行扫描，记录每一扫描行的起始跳变位置和结束跳变位置；

若某些扫描行的起始跳变的位置位于车牌后半段以及同时出现另外一些行的结束跳变的位置位于车牌前半段，则认定车牌倾斜；

（4）、将车牌竖直分割，得到7个字符；

（5）、若车牌是倾斜的，则需要倾斜补偿：

以位于中间的字符为基准，将位于其前面的字符的上、下水平分割线相应的进行上调或者下调，以及将位于其后面的字符的上、下水平分割线相应的进行下调或者上调。

进一步的，在步骤（2）中，所述的上、下水平分割线是通过以下方式计算得到的：

（2.1）、统计每一行的黑白跳变次数；

（2.2）、从车牌的中间向上扫描，当某一行的跳变次数小于预设的阈值时，就以此行作为上水平分割线；

（2.3）、从车牌的中间向下扫描，当某一行的跳变次数小于预设的阈值时，就以此行作为下水平分割线。

进一步的，在步骤（3）中，若：

上分割线以上的扫描行有n1行的起始跳变位置位于车牌的后半段，且下分割线以下的扫描行有n2行的结束跳变位置位于车牌的前半段，则该车牌为左低右高倾斜；

或者：

上分割线以上的扫描行有n1行的结束跳变位置位于车牌的前半段，且下分割线以下的扫描行有n2行的起始跳变位置位于车牌的后半段，则该车牌为左高右低倾斜，其中，n1、n2为正整数。

又进一步的，在步骤（5）中，对于左低右高倾斜车牌，以位于中间的字符为基准，将位于其前面的字符的上、下水平分割线相应的进行下调n1行，以及将位于其后面的字符的上、下水平分割线相应的进行上调n2行；

对于左高右低倾斜车牌，以位于中间的字符为基准，将位于其前面的字符的上、下水平分割线相应的进行上调n1行，以及将位于其后面的字符的上、下水平分割线相应的进行下调n2行。

实践表明，前两个字符和最后一个字符在倾斜中最容易受到影响，因此，在步骤（5）中，对于左低右高倾斜车牌，优选将前两个字符的上、下水平分割线相应的进行下调n1行，以及将最后一个字符的上、下水平分割线相应的进行上调n2行；

对于左高右低倾斜车牌，将前两个字符的上、下水平分割线相应的进行上调n1行，以及将最后一个字符的上、下水平分割线相应的进行下调n2行。

再进一步的，步骤（3）中，车牌字符竖直分割包括：

首先确定模板：对二值图进行按列垂直投影，统计出车牌字符的像素数，并对统计结果进行高斯滤波；

根据字符区域高度确定理论字符宽度W，在以图像的列标为横坐标的坐标轴中将所述垂直投影统计结果做一条曲线，统计出曲线中相邻两波谷间的间距介于（80%～120%）W之间的所有宽度值，且所述的相邻两波谷中至少有一个波谷值大于预设的阈值，将符合上述条件的所有宽度值按照升序或者降序进行排序，取位置居中的宽度值作为标准字符宽度，并根据标准字符宽度确定字符间距宽度；

模板总宽度至少包括2个标准字符宽度和3个字符间距宽度，将所述模板在二值图上滑动，统计模板有效区中落在字符区域内字符像素数与落在其相邻的字符间距区域内字符像素数的差，获得差值最大的模板位置作为匹配位置，竖直分割车牌。

此外，为了提高计算速度，在步骤（1）与步骤（2）之间还包括倾斜校正的步骤。

进一步的，所述的倾斜校正包括：

在所述预处理图像所在平面内将预处理图像分别按顺时针、逆时针方向各旋转n°，每次旋转1°，得到2n个旋转图像，其中n为小于90的正整数；

统计各旋转图像的水平差分投影，得到水平差分值，并计算每幅图像水平差分值的平均值，得到水平差分均值，比较出水平差分均值最大的图像为倾斜度最低的图像；

所述的上、下水平分割线的设置以倾斜度最低图像为准。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的倾斜车牌的字符分割方法，根据二值化后的车牌据有纹理性的特点，精确判断车牌的倾斜状态及倾斜程度，并相应地进行调整，使得水平分割出的字符更加准确，而且算法简单，仍满足实时性需求，此外，若在分割之前包括倾斜校正的步骤，则是对倾斜校正失效的微调补偿，增强了字符水平分割可靠性。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是车牌未进行字符分割前的示意图；

图2是本发明的倾斜车牌字符分割方法的一种实施方式流程图；

图3是本发明的倾斜车牌字符分割方法的一种实施方式示意图；

图4是本发明的倾斜车牌字符分割方法的一种实施方式切割效果图。

具体实施方式

本发明为了提高车牌的分割精度，尤其是水平分割的准确性，为后续的车牌识别步骤提供良好的识别基础，提供了一种倾斜车牌的字符分割方法，针对水平分割较困难的倾斜车牌，水平分割精确，而且算法简单，在提高性能的基础上仍能满足实时处理需求。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，参见图2所示，本实施例的一种倾斜车牌的字符分割方法，包括以下步骤：

S01、车牌二值化，得到字符和背景分开的二值图；

作为一个具体的实施例，由于在智能交通技术领域，对于字符识别能达到的最佳效果是清楚的识别出每一个字符，因此，为了便于简单化处理，一般是首先将抓拍的车牌图像二值化处理，这样可以清楚的将字符与背景区分开。所抓拍的原始图像灰度等级按255级灰度值计算，通过设定合适的阈值，便可以将字符与背景区分开。

S02、计算上水平分割线和下水平分割线；

其中，上、下水平分割线是通过以下方式计算得到的：

（2.1）、统计每一行的黑白跳变次数；

（2.2）、从车牌的中间向上扫描，当某一行的跳变次数小于预设的阈值时，就以此行作为上水平分割线；

（2.3）、从车牌的中间向下扫描，当某一行的跳变次数小于预设的阈值时，就以此行作为下水平分割线。

这里介绍下黑白跳变，由于前一步骤中已经将车牌进行二值化处理，在同一行中相邻的两个点由黑变为白，称为一次黑白跳变。在二值图中我们可以看到，字符区域的黑白跳变非常密集，而非字符区基本没有跳变。车牌有7个字符，理想情况下，每行至少有7次黑白跳变。为防止字符粘连等意外出错，我们降低下标准取6作为阈值。，且上、下水平分割线之间的距离应大于或等于标准的字符高度。

S03、判断车牌是否倾斜：

由于设置的上、下水平分割线作为基准线，认为上、下水平分割线分别为非倾斜字符的最顶端分割线和最低端分割线，因此从上水平分割线向上逐行扫描，以及从下水平分割线向下逐行扫描，记录每一扫描行的起始跳变位置和结束跳变位置，如图3所示，该图为一个左低右高倾斜车牌的典例，图中1-1、1-2处分别为上水平分割线以上、下水平分割线以下的起始跳变位置，2-1、2-2处分别为上水平分割线以上、下水平分割线以下的结束跳变位置；

若某些扫描行的起始跳变的位置位于车牌后半段以及同时出现另外一些行的结束跳变的位置位于车牌前半段，则认定车牌倾斜；

作为一个具体的实施例，在步骤S03中，若：

上分割线以上的扫描行有n1行的起始跳变位置位于车牌的后半段，且下分割线以下的扫描行有n2行的结束跳变位置位于车牌的前半段，则该车牌为左低右高倾斜；其中，n1行的判定标准是第n1+1行没有跳变，则认为第n1+1行为背景行；

或者：

上分割线以上的扫描行有n1行的结束跳变位置位于车牌的前半段，且下分割线以下的扫描行有n2行的起始跳变位置位于车牌的后半段，则该车牌为左高右低倾斜，n2行的判定标准与n1行的判定标准同理，其中，n1、n2为正整数。

S04、将车牌竖直分割，得到7个字符；

S05、若车牌是倾斜的，则需要倾斜补偿：

以位于中间的字符为基准，将位于其前面的字符的上、下水平分割线相应的进行上调或者下调，以及将位于其后面的字符的上、下水平分割线相应的进行下调或者上调。

在本实施例中，具体的倾斜补偿方法为，对于左低右高倾斜车牌，以位于中间的字符为基准，将位于其前面的字符的上、下水平分割线相应的进行下调n1行（由于上分割线以上的扫描行还有n1行存在跳变），以及将位于其后面的字符的上、下水平分割线相应的进行上调n2行（由于下分割线以下的扫描行还有n2行存在跳变）；

对于左高右低倾斜车牌，以位于中间的字符为基准，将位于其前面的字符的上、下水平分割线相应的进行上调n1行，以及将位于其后面的字符的上、下水平分割线相应的进行下调n2行。

实践表明，前两个字符和最后一个字符在倾斜中最容易受到影响，因此，在步骤S05中，对于左低右高倾斜车牌，优选将前两个字符的上、下水平分割线相应的进行下调n1行，以及将最后一个字符的上、下水平分割线相应的进行上调n2行；

对于左高右低倾斜车牌，将前两个字符的上、下水平分割线相应的进行上调n1行，以及将最后一个字符的上、下水平分割线相应的进行下调n2行，最终效果如图4所示，可以保证倾斜的每个字符都可以切的很完整。

再进一步的，步骤S03中，车牌字符竖直分割包括：

首先确定模板：对二值图进行按列垂直投影，统计出车牌字符的像素数，并对统计结果进行高斯滤波；

根据字符区域高度确定理论字符宽度W，在以图像的列标为横坐标的坐标轴中将所述垂直投影统计结果做一条曲线，统计出曲线中相邻两波谷间的间距介于（80%～120%）W之间的所有宽度值，且所述的相邻两波谷中至少有一个波谷值大于预设的阈值，将符合上述条件的所有宽度值按照升序或者降序进行排序，取位置居中的宽度值作为标准字符宽度，并根据标准字符宽度确定字符间距宽度；

模板总宽度至少包括2个标准字符宽度和3个字符间距宽度，将所述模板在二值图上滑动，统计模板有效区中落在字符区域内字符像素数与落在其相邻的字符间距区域内字符像素数的差，获得差值最大的模板位置作为匹配位置，竖直分割车牌。

此外，为了提高计算速度，在步骤S01与步骤S02之间还包括倾斜校正的步骤。

所述的倾斜校正包括：

在所述预处理图像所在平面内将预处理图像分别按顺时针、逆时针方向各旋转n°，每次旋转1°，得到2n个旋转图像，其中n为小于90的正整数；

统计各旋转图像的水平差分投影，得到水平差分值，并计算每幅图像水平差分值的平均值，得到水平差分均值，比较出水平差分均值最大的图像为倾斜度最低图像；所述的上、下水平分割线的设置以倾斜度最低图像为准。

由于在步骤S03之前设置了倾斜校正步骤，可以大大减小步骤S03中的n1、n2的值，进而减少了扫描行数，使得本发明中的倾斜补偿可以作为整个调整过程中的微调步骤，有效提高了整体处理速度，进一步提高了倾斜车牌校正的精确度以及同时满足车牌处理的实时性要求。

本实施例的字符分割方法，根据二值化后的车牌据有纹理性的特点，通过扫描倾斜车牌的上水平分割线以上及下水平分割线以下的字符跳变数，以及跳变行数，精确判断车牌的倾斜状态及倾斜程度，相应地进行调整，使得水平分割出的字符更加准确，而且算法简单，仍满足实时性需求。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种倾斜车牌的字符分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、车牌二值化，得到字符和背景分开的二值图；

（2）、计算上水平分割线和下水平分割线；

（3）、判断车牌是否倾斜：

从上水平分割线向上逐行扫描，以及从下水平分割线向下逐行扫描，记录每一扫描行的起始跳变位置和结束跳变位置；

若某些扫描行的起始跳变的位置位于车牌后半段以及同时出现另外一些行的结束跳变的位置位于车牌前半段，则认定车牌倾斜；

（4）、将车牌竖直分割，得到7个字符；

（5）、若车牌是倾斜的，则需要倾斜补偿：

以位于中间的字符为基准，将位于其前面的字符的上、下水平分割线相应的进行上调或者下调，以及将位于其后面的字符的上、下水平分割线相应的进行下调或者上调。

2.根据权利要求1所述的倾斜车牌的字符分割方法，其特征在于，步骤（3）中，若：

上分割线以上的扫描行有n1行的起始跳变位置位于车牌的后半段，且下分割线以下的扫描行有n2行的结束跳变位置位于车牌的前半段，则该车牌为左低右高倾斜；

或者：

上分割线以上的扫描行有n1行的结束跳变位置位于车牌的前半段，且下分割线以下的扫描行有n2行的起始跳变位置位于车牌的后半段，则该车牌为左高右低倾斜，其中，n1、n2为正整数。

3.根据权利要求2所述的倾斜车牌的字符分割方法，其特征在于，在步骤（5）中，对于左低右高倾斜车牌，以位于中间的字符为基准，将位于其前面的字符的上、下水平分割线相应的进行下调n1行，以及将位于其后面的字符的上、下水平分割线相应的进行上调n2行；

对于左高右低倾斜车牌，以位于中间的字符为基准，将位于其前面的字符的上、下水平分割线相应的进行上调n1行，以及将位于其后面的字符的上、下水平分割线相应的进行下调n2行。

4.根据权利要求3所述的倾斜车牌的字符分割方法，其特征在于，在步骤（5）中，对于左低右高倾斜车牌，将前两个字符的上、下水平分割线相应的进行下调n1行，以及将最后一个字符的上、下水平分割线相应的进行上调n2行；

对于左高右低倾斜车牌，将前两个字符的上、下水平分割线相应的进行上调n1行，以及将最后一个字符的上、下水平分割线相应的进行下调n2行。

5.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的倾斜车牌的字符分割方法，其特征在于，步骤（3）中，车牌字符竖直分割包括：

首先确定模板：对二值图进行按列垂直投影，统计出车牌字符的像素数，并对统计结果进行高斯滤波；

根据字符区域高度确定理论字符宽度W，在以图像的列标为横坐标的坐标轴中将所述垂直投影统计结果做一条曲线，统计出曲线中相邻两波谷间的间距介于（80%～120%）W之间的所有宽度值，且所述的相邻两波谷中至少有一个波谷值大于预设的阈值，将符合上述条件的所有宽度值按照升序或者降序进行排序，取位置居中的宽度值作为标准字符宽度，并根据标准字符宽度确定字符间距宽度；

模板总宽度至少包括2个标准字符宽度和3个字符间距宽度，将所述模板在二值图上滑动，统计模板有效区中落在字符区域内字符像素数与落在其相邻的字符间距区域内字符像素数的差，获得差值最大的模板位置作为匹配位置，竖直分割车牌。

6.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的倾斜车牌的字符分割方法，其特征在于，在步骤（1）与步骤（2）之间还包括倾斜校正的步骤。

7.根据权利要求6所述的倾斜车牌的字符分割方法，其特征在于，所述的倾斜校正包括：

在所述预处理图像所在平面内将预处理图像分别按顺时针、逆时针方向各旋转n°，每次旋转1°，得到2n个旋转图像，其中n为小于90的正整数；

统计各旋转图像的水平差分投影，得到水平差分值，并计算每幅图像水平差分值的平均值，得到水平差分均值，比较出水平差分均值最大的图像为倾斜度最低图像；

所述的上、下水平分割线的设置以倾斜度最低图像为准。

8.根据权利要求1所述的倾斜车牌的字符分割方法，其特征在于，步骤（2）中所述的上、下水平分割线是通过以下方式计算得到的：

（2.1）、统计每一行的黑白跳变次数；

（2.2）、从车牌的中间向上扫描，当某一行的跳变次数小于预设的阈值时，就以此行作为上水平分割线；

（2.3）、从车牌的中间向下扫描，当某一行的跳变次数小于预设的阈值时，就以此行作为下水平分割线。

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