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专利号: 2022112330079
申请人: 闽江学院
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种快速定位和矫正登机牌的方法,其特征在于,首先,对RGB颜色空间中的蓝色分量和红色分量分别执行局部阈值分割后再融合阈值结果,确定登机牌的大体区域;然后,对蓝色分量进行边缘检测,并对三通道分量像素值标准化统计,获得登机牌的部分边缘和内部信息以完善目标区域;接着,使用分水岭算法实现登机牌的精确定位;最后,通过透视变换完成登机牌的分割和矫正。

2.根据权利要求1所述的一种快速定位和矫正登机牌的方法,其特征在于,所述对RGB颜色空间中的蓝色分量和红色分量分别执行局部阈值分割后再融合阈值结果,确定登机牌的大体区域的具体实现方式如下:图像预处理:

首先对读入的图片按照下式进行缩放操作,其中w0和h0分别为输入图像的width和height,wi和hi是经过缩放后图像的width和height;

wi,hi=w0*0.5,h0*0.5

局部阈值分割:

利用登机牌的颜色特征,将预处理后的登机牌进行通道分离,将对通道分离得到的R、B通道使用局部Otsu算法;具体步骤为通过下式将图像进行分块,再分别使用Otsu算法进行阈值分割:其中,P是经过分块后的图像的R、B通道分量,将分块后的图像高、宽取为原图的1/5;T为Otsu算法在对应通道分量上确定的阈值,Iij是二值化后融合的结果,最终得到登机牌的R通道与B通道的二值图,最后将二值图进行融合。

3.根据权利要求2所述的一种快速定位和矫正登机牌的方法,其特征在于,所述对蓝色分量进行边缘检测,并对三通道分量像素值标准化统计,获得登机牌的部分边缘和内部信息以完善目标区域的具体实现方式如下:对于登机牌的边缘信息,对其B通道使用Canny边缘检测算法得到登机牌的边缘信息变量eij;对于登机牌的内部信息,首先对原图使用标准差函数计算每个像素点的对于三个通道分量的标准差值xij作为样本数据,通过下式进行z‑score标准化,得到符合标准正态分布的样本数据:zij=

其中,xi是xij的均值,si是xij的标准差,zij为标准化后的变量值;

在得到登机牌边缘信息二值图变量eij与登机牌三通道分量标准化后的样本数据变量zij后,通过下式对登机牌的R通道与B通道的二值图进行补全:将参数α的值设置为2,该阈值在能补全登机牌二值图内部信息的同时,避免因光照带来的噪声区域;

由于登机牌的R通道与B通道的二值图补全过程引入了额外的噪声区域,需要制定筛选策略来得到符合条件的登机牌区域,实现登机牌的粗定位;筛选策略步骤如下:Step1、找到二值图像中所有外轮廓;

Step2、计算每个外轮廓面积值area;

Step3、判断每个外轮廓面积area是否符合下式,不符合即为背景区域:其中K取值为5000,Ic是外轮廓的点集,fill为外轮廓执行填充操作,即将整个轮廓区域的值设置为255。

4.根据权利要求3所述的一种快速定位和矫正登机牌的方法,其特征在于,所述使用分水岭算法实现登机牌的精确定位的具体实现方式如下:根据下式对Iij二值图进行取反,获得图像的背景区域Ibg:

构造一个大小为(5,5)的矩阵元素E,初始值均为1;对Iij二值图进行腐蚀操作,迭代次数为7,目的是将有轻微粘连的登机牌进行分离的同时去除一些细小的噪声区域;但图像中可能还存在着一些较大的噪声区域,需要使用筛选策略得到确定的前景图像;筛选策略定义如下:Step1、找到二值图中的所有外轮廓;

Step2、找到每个外轮廓的最小外接矩形;

Step3、计算每个轮廓面积Ca和对应最小外接矩形的几何属性包括宽Rw、高Rh和面积Ra;

Step4、判断以上变量是否符合下式,不符合即为背景区域,将其去除;

其中,参数α、β、γ、δ的分别设置为5000、3、3.4和0.75;

经过筛选策略得到的二值图即为前景图像;

通过下式大概获得原图像中登机牌与登机牌之间相连或者重叠的区域即未知区域的边界。

其中,背景区域Ibg是对Iij二值图进行取反得到的;所以需要先对前景区域Ifg进行取反操作后再减去背景区域,得到登机牌的边界二值图Iu;

接着对前景区域Ifg使用连通域处理函数对登机牌进行标记并分类,得到标签集合Mij;

将背景像素点标记为0,非背景像素点从1开始累加分别标记;

通过下式将未知区域Iu对应的标记Mij置为0,即当做背景区域;

将得到的标记Mij和原图像使用分水岭算法实现登机牌的精确定位。

5.根据权利要求4所述的一种快速定位和矫正登机牌的方法,其特征在于,对于使用分水岭算法得到的新标签,存在一个问题就是得到的标签区域Mij,有一个目标区域会融入背景区域进行标记,因此遍历符合条件的标记,制作相应掩码图像矩阵Im,并通过透视变换完成登机牌的分割和矫正后,通过下式在对应区域的登机牌粗定位二值图中进行去除;对于最后的目标,再从Iij二值图中进行分割和矫正:

6.根据权利要求5所述的一种快速定位和矫正登机牌的方法,其特征在于,所述通过透视变换完成登机牌的分割和矫正的具体实现方式如下:透视变换是将图片投影到一个新的视角或者平面,其变换公式为:

要移动的点为(x,y),目标点为(X,Y,Z),上式中间矩阵是透视变换矩形;透视变换的作用域是一个三维的空间,但图像是在二维空间;故需要除以Z,(X',Y',Z')=(X÷Z,Y÷Z,Z÷Z),(X',Y',Z')是最终需要求得的真实目标点;真实目标点按下式进行计算,最终的目的是要求得变换矩阵,除去a33还需求解8个未知数,故需要8个方程式进行求解:在得到登机牌掩码图像后,定义一个大小为(5,5)的元素矩阵E,初始值为1,对掩码图像进行了膨胀操作,迭代次数为3,目的是提取更为完整的登机牌;先将图片的大小恢复到初始值,即将图片的x轴与y轴放大2倍,然后做最小外接矩形,取其4个角点作为源点;并使用这4个角点计算出目标矩形的长和宽,设目标点的左上角点为(0,0),再在水平方向与垂直方向用长和宽做目标矩形的4个点作为目标点;在得到4组对应点后,计算透视变换矩阵,再利用透视变换矩阵对原图像进行透视变换,即可得到分割与矫正后的登机牌图像。