基于信息融合的礦用地磅車牌識別研究
為了實現礦用地磅車輛稱重管理的規范化、現代化和智能化等需求,有必要在地磅管理系統中引入車牌識 別技術。針對單一特征提取方法識別車牌效果不理想的現狀,將信息融合用于車牌字符的識別,實現不同信息源的 優勢互補。利用互補的信息以降低礦用地磅車牌識別系統的錯誤率,提高系統的穩定性,對提高出入煤礦地磅車輛 的自動化管理都具有現實意義。
1.引言
隨著采煤技術的不斷改進、采煤設備的曰趨先進以及對 能源需求的不斷增長,煤礦產量得到很大的提高,地磅車輛 的稱重工作也隨之變得曰常繁重,對出入碚車輛進行規范、 高效、現代化管理顯得更加迫切。在以往的稱重管理方式中, 完全靠人工記錄車輛信息、稱重信息、資金情況以及信息的 統計匯總等,并由人工指揮車輛出入碚。這種靠人工來記錄 的方法不僅工作強度高、作業效率低、容易出現安全事故, 而且漏收、誤收現象比較嚴重,出錯概率較高;其次,由于 缺乏有效的監督,人為可作弊行為可能性極大,都將可能導 致企業的資產流失;并且獲取的數據不能通過網絡傳輸實現 實時共享,而是憑借手工填寫單據,送交財務、銷售、倉庫 等其他相關部門,難以及時了解礦內車輛的作業動態,也不 方便進行及時有效的管理。
因此,有必要在地碚管理系統中引入車牌識別技術,自 動識別出入碚車輛,對車輛身份進行唯一性認證、自動登記 并驗放車輛,實現過碚車輛監控和管理自動化。車牌識別一 般可分為車牌定位、字符分割和字符識別3大部分。為了更 有效地構造一個高性能的車牌識別系統,在對車牌字符輪廓、 投影和網格編碼特征提取的基礎上,利用SVM在解決小樣 本、高維數和非線性模式識別問題中良好的分類能力以及D- S證據理論具有直接表達不確定、不完全信息的優勢,利用 D-S證據理論融合單特征的SVM字符識別信息,構建信息融 合的礦用地碚車牌識別系統,充分運用了各特征的冗余互補 信息,大大提高了識別的準確性和可信度,為提高企業經營 運作的高效率和高效益有十分重要的意義。
2.信息融合理論基礎
在人類辨識外界事物的過程中,通常根據來自不同感覺 器官獲得的關于目標的多種特征信息,并利用各種已有不確 定的知識來判斷目標種類。在工程實踐中也存在類似的情 況,經常要求根據一些經驗知識以及多種特征對事物的種類 進行判斷。信息融合(Information Fusion)就是指采集并集 成各種信息源、多種媒體和多種格式信息,從而生成完整、 準確、及時和有效的綜合信息的過程。信息融合的方法很 多,包括:加權平均法、數理統計法、神經網絡法、Kalman 濾波、Bayes推理方法和證據決策推理方法。信息融合方法 中,D-S證據理論在不完全、不確定、不清晰信息的表示、 組合、決策方面具有明顯的優勢,是決策級信息融合的經典 理論。
D-S證據理論是基于“證據”和“組合”來處理不確定 性推理問題的決策級融合方法。D-S證據理論定義待識別的
3.字符特征提取
不同的特征提取方法對識別韋有肴不同的影響,單一特 征只能反映宇符的某一《性,并不能提供宇符的完整信息。 為了彌補單一特征提供的信息馕不足的缺點,對宇符輪靡特 征、投影特征和網格編砑特征分別進行提取.
輪廓特征提取方法是從上、下、左、右4個方向依次掃 描圖像,記錄第一次遇到宇符像素時離邊界的距離,然后將 上、下、左、右4個方向的特征合并就能得到宇符的輪廓特 征。字符輪廓特征提取示意如圖1所示;投影特征提取方法 是沿水平和垂直方向依次掃描圖像,統計宇符白像索數和邊 緣跳變次數,將水平、垂直方向統計的宇符分布向量組合成 宇符的投影特征。投影特征提取如2所示;網格編碼特征 提取方法是將閿像均勻劃分為聞定的網格,以規定的網格編 碼規則紿各網格分配編碼值,然后將所冇網格的編碼值組合 在一起形成維數為網格數目的特征向討..網格編碼特征提取 如闬3所示。
4.多特征融合識別
對于每個類中要識別的宇符,進行多特征提取方法以用于 信息融合,,對預處理后的車牌字符圍像分別進行輪廓、投影 和網格編碼特征的提取,得到不同特征的目標信息,將目標 信息分別進行SVM多分類識別,產生待識別目標的初步分類 結論和基本概率賦值,經D-S證據理論融合來自不同特征的 識別信息,根據決策規則得到最后的識別結果。基于信總融 合的車牌識別模型如圖4所示。
6結語
實際的礦用地磅應用環境中有很多因素會對車牌宇符識 別產生影響,如天氣、光照強度、雨霧、粉塵等自然因素; 拍攝角度、鏡頭聚焦、機械抖動、圖像分辨率、圖像失真 機器視覺因素:車輛運動.車牌污損、車牌形態變化等車牌 因素和圖像處理的誤差積祺等技術因素等。以上因素導致在 礦用地磅車牌識別時,很難僅僅依鉺輪廓特征、投影特征和 網格編碼特征等單一特征做出確定性判斷,致使基于單特征 的識別方法準確率低、可鉺性和穩定性差,《至同一對象采 用不同特征判別式結果會出現沖突。因此,融介車牌字符的 多種特征信息.通過決策判決得到?終推斷結果是提高礦用 地磅午牌識別準確肀和可帒性的冇效途徑。
基于倍息融合的礦用地磅車牌識別系統可以改辯和提高 出人磅車輛的自動化管理水平;實現物資有序流通和保證企 業財產安全;為礦用地磅懺理系統的升級和改造提供依據; 輔助企業達到快捷、效、安全、實用、規范等懺理目標。