基于MATLAB的车牌提取与字符分割系统

资 源 简 介

该项目旨在实现对复杂背景下车辆图像中车牌区域的自动定位、提取以及对车牌内每一个字符的精确分割。功能涵盖了从图像输入到字符输出的完整流水线：首先通过图像预处理操作，如灰度化转换、中值滤波抑制噪声以及直方图均衡化增强对比度，提升图像质量；随后运用Sobel边缘检测算法配合形态学闭运算、开运算等手段连接断裂边缘并去除细小干扰点，根据车牌特有的长宽比和面积特征在复杂的背景中筛选出候选区域，从而准确定位车牌。在完成车牌提取后，系统会对裁剪出的车牌图进行进一步精处理，包括倾斜校正、二值化以及物理边框剔除；核心的字符分

详 情 说 明

基于MATLAB的车牌提取与字符分割系统

本项目是一个基于MATLAB环境开发的自动化车牌识别预处理系统。该系统能够从复杂的车辆图像中定位车牌区域，并将其中的汉字、字母和数字精确分割为独立的字符图像。系统采用了经典的数字图像处理算法，旨在为后续的字符识别阶段提供高质量、标准化的输入数据。

功能特性

1. 交互式图像加载：通过图形用户界面（GUI）允许用户自主选择本地计算机中的车辆图片（支持JPG、PNG、BMP格式）。
2. 自适应预处理：系统自动检测图像色彩模式并进行灰度化处理，同时通过中值滤波和直方图均衡化有效抑制噪声并增强对比度。
3. 精准车牌定位：利用Sobel垂直边缘检测结合形态学操作，能够从复杂背景中识别并提取符合中国车牌比例特征的目标区域。
4. 自动化倾斜校正：计算车牌区域的偏转角度，并利用双线性插值算法进行自动旋转校正。
5. 边缘干扰剔除：具备物理边框剔除功能，通过比例裁剪去除车牌边缘的螺钉和金属框干扰。
6. 鲁棒的字符分割：采用垂直投影算法，通过像素分布规律动态确定字符间隙，实现对车牌字符的独立切割。

系统要求

1. 软件环境：MATLAB R2016a 或更高版本。
2. 工具箱需求：Image Processing Toolbox（图像处理工具箱）。
3. 硬件建议：标准桌面配置，支持图形窗口输出。

实现逻辑与步骤详解

系统的核心逻辑严格遵循以下技术流水线：

1. 图像读取与格式转换

系统调用文件选择对话框获取图片路径。读取后，首先判断图像维度。若为彩色RGB图像，则应用加权平均法将其转换为灰度图，为后续的梯度计算做准备。

1. 图像强化处理

为了降低相机感光噪声，系统应用3x3模板的中值滤波进行平滑处理。随后，执行直方图均衡化（Histogram Equalization），重新分布像素亮度，使车牌区域与背景的对比更加鲜明，有利于边缘检测。

1. 候选区域定位

定位阶段首先执行Sobel垂直边缘检测，捕捉车牌字符产生的密集竖向边缘。接着使用5x20的长方形结构元素进行形态学膨胀、孔洞填充和腐蚀还原。这一组合操作能将离散的字符边缘连接成一个稳固的矩形块，并过滤掉细小的噪点。

1. 车牌筛选与裁剪

系统对所有连通区域进行特征分析。筛选逻辑基于中国车牌的长宽比特性：设定宽高比阈值（2.0至5.5之间）及面积阈值（大于2000像素）。在所有满足条件的区域中，选取面积最大的候选者作为目标车牌，并执行裁剪。

1. 姿态调整与精处理

通过连通域的旋转角度属性判断车牌是否倾斜。若角度在1度至45度之间，系统将对车牌进行反向旋转校正。之后，使用Otsu法（大津法）计算全局自适应阈值，将车牌转化为二值化图像。

1. 干扰消除

为了消除车牌物理边框对字符分割的影响，系统通过比例像素置零法去除顶部和底部各10%以及左右两边各2%的区域。最后使用面积开运算（bwareaopen）删除小于50像素的非文字杂点。

1. 字符分割逻辑

采用垂直投影法，对二值化车牌图在水平方向进行像素求和。系统设定最大投影值的10%作为阈值，生成波峰和波谷图。通过寻找波形从0到1（字符起点）和从1到0（字符终点）的跳变点来界定字符边界。分割过程中会根据字符宽度进行过滤，剔除宽度不足车牌总宽1/20的伪字符（如未除净的柳钉）。

关键函数与算法分析

1. medfilt2 与 histeq：这一对组合在预处理阶段起到了关键作用，medfilt2在保护边缘的同时消除了孤立噪点，histeq则解决了光照不均导致的车牌区域过暗或过亮问题。
2. Sobel 垂直算子：由于车牌字符具有丰富的垂直方向跳变，使用垂直边缘检测比全向检测能更有效地过滤掉路面、护栏等水平干扰物。
3. imfill 与 regionprops：形态学填充解决了字符内部中空的问题，而连通域属性分析则是将“图形”转化为“语义特征”的关键步骤，实现了智能筛选。
4. 垂直投影算法（Vertical Projection）：这是字符分割的核心。该算法将二维图像信息降维到一维分布上，通过寻找像素分布的“波谷”来精确定位字符间的物理间隙，是处理标准化排列对象（如车牌、文本）最稳健的手段之一。
5. 自动化可视化：系统在运行结束时会自动生成两组图表，一是对定位过程的步骤追踪，二是对分割出的每一个独立字符进行阵列展示。