Исследование вертикальных проекций яркости и размаха яркости. Программная реализация алгоритма автоматического анализа цифровых изображений номерных знаков с целью сегментации цифробуквенных символов. Разработка графического пользовательского интерфейса.
Аннотация к работе
В наше время, в связи с увеличением количества автомобилей, а, следовательно, с увеличением количества угонов, появилась острая необходимость автоматического контроля государственных номерных знаков на дорогах. Эта система будет максимально эффективна, если ее использовать перед контрольными пунктами на въездах и выездах крупных городов, также можно оборудовать машины дорожно-постовой службы. Система будет оповещать пользователя, если будут выявлены правонарушители или автомобиль, числящийся в угоне. Требуется разработать систему машинного зрения для автоматического анализа цифровых изображений номерных знаков автомобилей с целью сегментации цифробуквенных символов (методом анализа проекций). Описана общая структура обработки цифровых изображений номерных знаков автомобилей для системы автоматического анализа номерного знака, включающая: выделение контуров на исходных изображениях, вычисление по контурному препарату горизонтальной проекции и выделение горизонтальной полосы, содержащей в себе цифробуквенные символы, вычисление вертикальных проекции яркости и размаха яркости, анализ полученных проекций, построение объемлющих прямоугольников для цифробуквенных символов изображения.Основная идея сегментации номерных знаков на цифровых изображениях заключается в том, что вне зависимости от конкретного содержания номерной знак может быть рассмотрен как прямоугольная табличка, содержащая в себе большое количество контрастных цифробуквенных символов постоянной высоты. В силу этого, положение цифробуквенных символов на изображении может быть получено путем анализа горизонтальной проекции контурного препарата и анализа вертикальных проекций исходного изображения. При этом сначала определяется горизонтальная полоса, содержащая в себе цифробуквенные символы, как строка, в которой наблюдается значительное число вертикальных контуров.В качестве входных данных используем предоставленные предварительно выделенные части цифрового изображения автомобиля, содержащие в себе номерной знак. Для выделения контуров на исходном изображении используется оператор Собела. Этот оператор непосредственно вычисляет значения компонент вектора-градиента для каждой точки изображения путем свертки локальной окрестности точки с малоразмерными маскамиДанная операция нужна для того, чтобы по проекции определить наиболее выделившиеся объекты.Выделенным вертикальным контурам на контурном препарате соответствуют вертикальные штрихи цифробуквенных символов, Поэтому пику на горизонтальной проекции соответствует строка, содержащая в себе цифробуквенные символы.На следующем шаге вычисляется вертикальная проекция яркости.Исследование особенностей тестовых изображений позволило определить связи между экстремальными точками проекций и особенностями изображений, а именно: Локальным минимумам проекции яркости соответствует положение вертикальных штрихов в начертании текстовых символов. Локальным максимумам проекции яркости соответствуют промежутки между текстовыми символами (первичные максимумы), а также промежутки между двумя ярко выраженными вертикальными штрихами в середине символа (вторичные максимумы); вторичные максимумы имеют несколько меньшие абсолютные значения. Локальным минимумам проекции размаха яркости также соответствуют промежутки между текстовыми символами. Таким образом, для нахождения промежутка, разделяющего два соседних символа, необходимо найти такие максимумы проекции яркости, которым соответствуют минимумы проекции размаха яркости.После анализа проекций формируется список межсимвольных промежутков, на основе которого на исходном изображении рисуются соответствующие разделители.Программа написана на языке С в среде Microsoft Visual Studio .NET 2003 с использованием набора инструментальных средств разработчика Qt by TROLLTECH v4.1.0 (VS2003).Программная реализация алгоритма автоматического анализа цифровых изображений номерных знаков с целью сегментации цифробуквенных символов состоит из пяти основных файлов: Main.cpp Основной модуль, в котором создается объект приложения и объект класса IMAGEVIEWER Класс отвечает за работу всего приложения в целом и обеспечивает графический пользовательский интерфейс приложения.После фильтрации функция перерисовывает исходной изображение контурным препаратом. void MYIMAGE::HCOLLECTDATA() Функция вычисляет горизонтальную проекцию изображения (заполняет массив int *HHIST), находит в полученной гистограмме экстремальные точки, которые потом используются для выделения горизонтальной полосы, формирует списки максимумов QLIST HMAXLIST и минимумов QLIST HMINLIST горизонтальной гистограммы яркости. void MYIMAGE::SETMINMAXJ() Функция выделяет горизонтальную полосу int JMIN, JMAX, содержащую в себе знако-буквенные символы, основываясь на данных, полученных предыдущей функцией. void MYIMAGE::HHISTDRAW() Функция рисует горизонтальную гистограмму по массиву int *HHIST, помечает горизонтальную полосу, выделенную функцией SETMINMAXJ() void MYIMAGE::VCOLLECTDATA() Функция вычисляет вертикальные проекции яркости и ра
План
Содержание
Введение
1. Разработка алгоритмов автоматического анализа цифровых изображений номерных знаков с целью сегментации цифробуквенных символов
1.1 Общая структура алгоритма автоматического анализа цифровых изображений номерных знаков с целью сегментации цифробуквенных символов
В наше время, в связи с увеличением количества автомобилей, а, следовательно, с увеличением количества угонов, появилась острая необходимость автоматического контроля государственных номерных знаков на дорогах. Для этого может использоваться система машинного зрения для автоматического выделения и распознавания номерных знаков по цифровым изображениям автомобилей. Такая система необходима для отслеживания правонарушителей и нахождения автомобилей, числящихся в розыске. Эта система будет максимально эффективна, если ее использовать перед контрольными пунктами на въездах и выездах крупных городов, также можно оборудовать машины дорожно-постовой службы. Система будет оповещать пользователя, если будут выявлены правонарушители или автомобиль, числящийся в угоне. Такое оповещение возможно, если водитель нарушает правила дорожного движения или автомобиль числится в розыске.
Разрабатываемая система автоматического анализа цифровых изображений номерных знаков автомобилей с целью сегментации цифробуквенных символов (методом анализа проекций) является частью такой системы автоматического выделения и распознавания номерных знаков по цифровым изображениям
Требуется разработать систему машинного зрения для автоматического анализа цифровых изображений номерных знаков автомобилей с целью сегментации цифробуквенных символов (методом анализа проекций). Реализовать и исследовать различные методы выделения цифробуквенных символов. Система должна включать персональный компьютер, а также средства ввода и анализа цифровых изображений. Должна быть разработана структурная схема системы. Должно быть разработано алгоритмическое обеспечение системы. Должно быть разработано программное обеспечение системы. Программное обеспечение системы должно быть отработано на предоставленных экспериментальных регистрациях цифровых изображений номерных знаков автомобилей. Разработка системы должна осуществляться путем программирования на языке С с использованием стандартных библиотек.
Разработке подлежат следующие вопросы: · разработка структуры системы;
· разработка алгоритмов автоматического анализа номерных знаков на изображениях с целью сегментации цифробуквенных символов;
· разработка программного обеспечения системы;
· отработка программного обеспечения системы на предоставленных экспериментальных регистрациях цифровых изображений номерных знаков.
Дипломный проект имеет следующую структуру: 1 раздел посвящен разработке алгоритмов для автоматического анализа цифровых изображений государственных номерных знаков автомобилей с целью сегментации цифробуквенных символов. Описана общая структура обработки цифровых изображений номерных знаков автомобилей для системы автоматического анализа номерного знака, включающая: выделение контуров на исходных изображениях, вычисление по контурному препарату горизонтальной проекции и выделение горизонтальной полосы, содержащей в себе цифробуквенные символы, вычисление вертикальных проекции яркости и размаха яркости, анализ полученных проекций, построение объемлющих прямоугольников для цифробуквенных символов изображения.
2 раздел посвящен программной реализации системы предназначенной для автоматического анализа цифровых изображений номерных знаков автомобилей с целью сегментации цифробуквенных символов. Описано программное обеспечение, использованное для разработки системы. Описывается структура и назначение разработанной программной реализации системы. Также в данном разделе описывается программная реализация алгоритма выделения горизонтальной полосы, содержащей в себе цифробуквенные символы, алгоритма анализа вертикальных проекций яркости и размаха яркости в горизонтальной полосе. Далее описана последовательность работы с разработанной программной реализацией, пользовательский графический интерфейс программы
В заключении перечислены основные результаты и выводы по работе.
В приложении приводится программный код разработанной программной реализации системы.