基 于 神 经 网 络 的 的 车 牌 识 别 模 型 刘 妍 辽 宁 工 程 技 术 大 学 理 学 院, 阜 新 (23000) E-mal: luyanxao7@63.com 摘 要 : 智 能 交 通 管 理 系 统 是 2 世 纪 道 路 交 通 管 理 的 发 展 趋 势, 车 牌 识 别 是 智 能 交 通 系 统 的 重 要 组 成 部 分, 车 牌 自 动 识 别 系 统 正 是 在 这 种 应 用 背 景 下 研 制 出 来 的 能 够 自 动 实 时 地 检 测 车 辆 经 过 和 识 别 汽 车 牌 照 的 智 能 交 通 管 理 系 统, 有 着 广 泛 的 应 用 领 域 和 美 好 的 应 用 前 景, 在 不 久 的 将 来 车 牌 识 别 系 统 会 在 公 安 交 通 高 速 等 部 门 得 到 广 泛 应 用 本 文 应 用 神 经 网 络 的 自 联 想 模 型 对 车 牌 号 码 进 行 模 式 识 别, 对 车 牌 中 的 汉 字 字 母 和 数 字 进 行 识 别, 从 而 达 到 辨 识 车 牌 的 目 的 该 模 型 具 有 算 法 速 度 快, 识 别 精 度 高, 较 高 抗 噪 性 能 等 优 点 相 信 该 模 型 具 有 一 定 的 实 际 应 用 价 值 关 键 词 : 神 经 网 络 ; 联 想 存 储 ; 模 式 识 别. 引 言 智 能 交 通 管 理 系 统 是 2 世 纪 道 路 交 通 管 理 的 发 展 趋 势 公 路 交 通 基 础 建 设 的 不 断 发 展 和 车 辆 管 理 体 制 的 不 断 完 善, 为 以 视 觉 监 控 为 基 础 的 智 能 交 通 系 统 的 实 际 应 用 打 下 了 良 好 基 础 在 智 能 交 通 系 统 中, 车 牌 自 动 识 别 系 统 是 一 个 非 常 重 要 的 发 展 方 向, 车 牌 自 动 识 别 系 统 正 是 在 这 种 应 用 背 景 下 研 制 出 来 的 能 够 自 动 实 时 地 检 测 车 辆 经 过 和 识 别 汽 车 牌 照 的 智 能 交 通 管 理 系 统 车 牌 自 动 识 别 系 统 是 在 装 备 了 数 字 摄 像 设 备 和 计 算 机 信 息 管 理 系 统 等 软 硬 件 平 台 的 基 础 之 上, 采 用 先 进 的 图 像 处 理 模 式 识 别 和 人 工 智 能 技 术, 通 过 对 图 像 的 采 集 和 处 理, 完 成 车 牌 自 动 识 别 功 能 从 而 实 现 道 路 交 通 智 能 化 管 理 而 车 牌 号 码 的 模 式 识 别 则 是 关 键 所 在, 一 个 好 的 识 别 模 型 将 是 系 统 成 功 与 否 的 决 定 因 素 本 文 提 出 了 一 种 基 于 神 经 网 络 的 自 联 想 模 型 识 别 方 法 对 车 牌 中 的 汉 字 字 母 和 数 字 进 行 识 别, 从 而 达 到 辨 识 车 牌 的 目 的 2. Hopfeld 网 络 用 作 联 想 存 储 器 2. Hopfeld 网 络 Hopfeld 网 络 是 一 种 网 络 网 格, 网 络 中 的 每 个 神 经 元 都 可 以 和 其 他 神 经 元 双 向 连 接, 这 种 连 接 方 式 使 得 网 络 中 的 每 个 神 经 元 的 输 出 都 能 反 馈 到 同 一 层 次 的 其 他 神 经 元 [] 如 图 图 :Hopfeld 网 络 模 型 - -
2.2 Hopfeld 网 络 用 作 联 想 存 储 器 联 想 是 人 类 的 一 种 思 维 能 力, 人 们 可 以 利 用 残 缺 的 信 息 片 段 联 想 出 记 忆 中 的 完 整 信 息, 现 在 从 动 力 学 的 角 度 来 思 考 这 一 问 题, 如 果 能 构 造 出 这 样 一 个 动 力 学 系 统, 使 得 要 保 存 的 样 本 成 为 系 统 的 吸 引 子, 如 果 搜 寻 这 个 记 忆 时, 就 可 以 利 用 残 缺 信 息 作 为 系 统 输 入, 联 想 的 过 程 就 是 系 统 朝 着 某 个 吸 引 子 动 态 运 行 的 过 程, 所 谓 联 想 成 功, 就 是 指 系 统 由 此 初 态 收 敛 所 存 储 的 样 本 Hopfeld 网 络 存 在 着 吸 引 子, 故 而 可 以 用 作 联 想 记 忆 联 想 存 储 器 简 称 M, 是 一 类 专 门 用 来 模 拟 联 想 记 忆 的 神 经 网 络, 它 由 两 组 神 经 元 和 B 构 成, 每 个 神 经 元 都 另 外 一 组 中 所 有 神 经 元 有 突 触 联 系, 而 不 与 本 组 内 任 何 神 经 元 发 生 联 系, 神 经 元 间 的 联 系 权 重 随 相 关 事 物 的 存 储 而 变 化, 即 突 触 具 有 可 塑 性 如 图 2: 2.3 联 想 存 储 器 建 立 过 程 图 2: 联 想 存 储 器 模 型 设 组 和 B 组 神 经 元 个 数 分 别 为 m 个 和 n 个 两 组 中 神 经 元 状 态 可 以 表 示 要 存 储 的 事 件, 所 有 神 经 元 状 态 可 以 取 0, 两 个 值, 兴 奋 模 式 由 向 量 形 式 表 示 为 = ( a, a2,... am), B = ( b, b2,..., bn ) 用 w 表 示 组 中 第 个 神 经 元 与 B 中 第 个 神 经 元 的 联 接 权 重, 并 假 定 突 触 是 对 称 的, 即 w 也 是 B 组 中 神 经 元 的 与 组 中 神 经 元 的 联 接 权 值, 记 权 矩 阵 W = [ w ] m n 变 为 设 初 始 时 刻 W = 0, 当 网 络 存 储 了 一 对 相 关 事 物, } W = B { B 后, 权 值 按 Hebbe 学 习 规 则 改 这 里 是 的 转 置 当 对 相 关 事 物, },, },..., B } 都 输 入 后, 权 矩 阵 变 为 { B { 2 B2 { - 2 -
W 也 称 为 关 联 矩 阵 [] 2 W = B + 2 B2 +... + M 有 一 定 的 容 错 和 抗 干 扰 能 力, 假 如 给 定 的 输 入 破 损 的 结 果, 有 = a,0 < a <. 用 作 输 入, 则 可 取 出 = W = ( B ) = a( = = B = = 不 是 原 输 入 的 B B ) = ab http://www.paper.edu.cn B, 而 是 受 到 这 说 明, 若 输 入 接 近 于, 则 输 出 接 近 于 原 存 入 的 B 如 果 M 的 神 经 元 组 3. 车 牌 号 码 的 实 际 识 别 过 程 3. 车 牌 号 码 的 选 取 = B, 则 称 为 自 联 想 存 储 器 出 本 文 以 辽 宁 省 的 车 牌 号 码 为 例, 进 行 实 际 模 型 识 别 过 程 的 演 示 辽 宁 车 牌 号 码 由 表 给 辽 辽 B 辽 C 辽 D 辽 E 辽 F 辽 G 辽 H 辽 J 辽 K 辽 L 辽 M 辽 N 辽 P 表 辽 宁 省 的 车 牌 号 码 沈 阳 市 大 连 市 鞍 山 市 抚 顺 市 本 溪 市 丹 东 市 锦 州 市 营 口 市 阜 新 市 辽 阳 市 盘 锦 市 铁 岭 市 朝 阳 市 葫 芦 岛 市 由 表 可 知 需 要 识 别 的 内 容 有 汉 字 辽 和 字 母 ~P 以 及 数 字 0~9-3 -
3.2 选 取 样 本 训 练 网 络 为 了 演 示 方 便 只 选 取 辽,,B 和 0, 作 为 模 板 进 行 网 络 训 练 如 图 3- 图 8 图 3 图 4 汉 字 辽 图 5 字 母 图 6 字 母 B 图 7 数 字 0 图 8 数 字 将 所 得 模 板 划 分 为 一 个 66 的 单 元 点 阵, 也 可 以 表 示 成 一 个 66 的 矩 阵, 对 于 一 个 特 定 的 字 符, 模 板 上 有 笔 画 的 地 方 为 黑 色, 对 应 与 矩 阵 元 素 为, 否 则 为 0, 因 此 一 个 模 板 可 以 用 一 66=256 维 的 (0-) 向 量 表 示 [ ] { B 4 4 3 从 而 得 到 原 始 数 据, },, },, }, { B { B 2 2 { B 3 3, },, }, 将 数 据 放 入 所 选 网 络 中 进 行 学 习 训 练 计 算 权 值 及 关 联 矩 阵 ( 此 过 程 可 { B 5 5 在 Matlab 中 完 成 ) 然 后 我 们 便 得 到 一 个 训 练 好 的 网 络 模 型, 利 用 其 就 可 进 行 车 牌 模 式 识 别 了 当 我 们 放 入 任 意 样 本 时, 经 过 网 络 计 算 便 可 得 到 对 应 的 正 确 结 果 3.3 抗 噪 能 力 验 证 虽 然 已 得 到 训 练 好 的 网 络, 但 我 们 知 道 实 际 中 车 牌 并 不 是 总 那 样 清 晰, 有 时 会 有 刮 痕, 沾 有 泥 污 以 及 所 拍 摄 角 度 德 等 相 关 问 题, 这 就 需 要 网 络 能 够 在 模 板 不 是 十 分 清 晰 的 情 况 下 也 能 够 非 常 准 确 的 计 算 出 实 际 车 牌 号 码, 也 就 是 要 具 有 抗 噪 能 力, 而 我 们 的 网 络 确 实 具 有 这 一 功 能, 具 有 较 高 抗 噪 和 抗 干 扰 能 力 我 们 可 以 进 行 验 证, 选 择 一 个 具 有 噪 声 的 模 板, 如 图 9 图 9 受 污 染 的 汉 字 辽 这 是 一 个 受 到 污 染 的 字 符, 我 们 可 以 得 到 它 的 (0-) 向 量 表 示, 而 与 真 正 的 汉 字 辽 的 表 示 并 不 相 同, 也 就 是 带 有 了 噪 声, 我 们 将 其 代 到 所 得 网 络 中, 可 以 看 到 经 过 几 次 迭 代 后 所 得 的 结 果 就 是 汉 字 辽, 还 可 以 代 入 其 他 有 噪 字 符 来 验 证 网 络 的 抗 噪 能 力, 实 际 检 测 结 果 表 明, 此 种 网 络 模 型 抗 噪 性 能 优 越 4. 结 论 随 着 时 代 的 发 展, 相 信 越 来 越 多 的 数 学 知 识 将 被 应 用 到 实 践 中 去 本 文 提 出 的 车 牌 识 别 模 型 运 用 了 神 经 网 络 和 联 想 存 储 器 的 知 识, 提 出 一 种 方 便 易 行, 而 且 行 之 有 效 的 方 法, 希 望 对 能 够 对 人 们 的 现 实 生 活 带 来 一 些 帮 助 参 考 文 献 [] 郭 嗣 忠, 陈 刚. 信 息 科 学 中 的 软 计 算 方 法 [ M ]. 沈 阳 : 东 北 大 学 出 版 社,200 [2] 欧 阳 明. 模 糊 数 学 原 理 及 其 应 用 [ M ]. 广 州 : 华 南 理 工 大 学 出 版 社,2004 [3] 陈 水 利, 李 敬 功, 王 向 公. 模 糊 数 集 理 论 及 其 应 用 [ M ]. 北 京 : 科 学 出 版 社,2006-4 -
Lcense plate Recognton Model Based on Neural Networs Lu Yan College of Scence, Laonng echncal Unversty. FuXn, Laonng (23000) bstract Intellgent raffc Management System n the 2st century s the path of the development trend of traffc management, lcense plate recognton Intellgent ransportaton System s an mportant part of automatc lcense plate recognton system s n ths context applcatons developed to automatcally detect vehcles through real-tme Lcense Plate Recognton and Intellgent raffc Management System, a wde range of applcatons and a better prospect n the near future lcense plate recognton system wll be n the publc securty, communcatons, hgh-speed, and other departments are wdely used. In ths paper, neural networ models from Lenovo for pattern recognton of the lcense plate number, lcense plate of Chnese characters, letters and numbers to dentfy n order to acheve the dentfcaton plate. he model has a fast algorthm to dentfy hgh-precson, hgh ant-nose performance advantages. I beleve ths model has a certan practcal value. Keywords: Neural networ; ssocatve memory; pattern recognton, - 5 -