车牌辨识之可程序化芯片系统设计.pdf

Proc. of the 2010 Conference on Computer Vision, Image Processing and Information Technology , Ching Yun University, Zhongli, Jun. 9, 2010 車牌辨識之可程式化晶片 系統設計 莊致遠 曾遠威 陳威廷 歐原良 黃宇辰 黃國軒 義守大學 電機工程學系 E-mail: yuanwei@.tw 國科會計畫編號： NSC 98-2221-E-214-045 摘 要 本文全篇的主要概念在於使用 FPGA 結合影像處理與類神經網路來達成一個影像 辨識的嵌入式晶片系統，在開發這個系統之前，將之劃分為晶片系統硬體架構與應用軟 體層兩大部分，並分開進行設計，最後再將這兩部分結合起來，成為一個完整的系統。 系統軟體層的應用為路標辨識與車牌辨識這兩類，在晶片系統硬體架構部分，由於開發 了Master L TM I P(Intellectual P roperty) ，使得DE2_70實驗板上的 64MB的 SDRAM 空 間得以釋放以及突破匯流排傳輸資料的速度，因此才可建立起影像辨識的系統應用軟體 層。車牌辨識時以自行開發的 D5M CMOS Controller Master IP模組自 CMOS相機鏡頭 擷取影像 ，藉由DE2_70的讀取，先將這辨識應用的相關影像讀出至顯示器模組 (LTM) ， 之後在 SDRAM內進行相關的影像處理的演算法；車牌辨識則是以樣板比較法來達成， 最後將結果呈現於 DE2_70 上的LCD顯示器模組，實驗結果驗證了本研究中軟硬體協 同設計的嵌入式影像辨識系統可以達到正確辨識的性能。 關鍵字 ：嵌入式系統、影像處理、樣板比對。 1.前言 現今的社會中，到處可見關於嵌入式系統的產品，而這一切仰賴 SOC(System On a Chip) 系統級晶片技術的開發，若其中晶片是用可以重複燒入的可程式化晶片則稱為 SOPC (System On a Programmable Chip) 。有重複燒入功能的SOPC 非常適合研究和產品 的雛型開發。本論文中，我們使用具有包含 Altera Nios II CPU 核心之FPGA的 DE2_70 開發平台來設計一個嵌入式車牌辨識系統 ，以熟悉SOPC軟硬體協同開發的流程 ，並驗 證影像辨識的理論，以培養嵌入式系統的開發能力。 本研究與以往最大的不同就在於將影像辨識的方法設計於晶片系統中，硬體設備方 面是以 FPGA 來進行SOPC設計，同時也在這平台上驗證，與電腦上開發的差異是如何 在極有限的記憶體空間中進行運算流程並將硬體設備的效能發揮至極限。 關於車牌定位、車牌字串分割以及車牌辨識的樣板比對法，參考文獻 [1-3, 10 ]有探 討，在 [3中介紹了垂直投影量分割法以及外圍輪廓分割法這兩種方法，再進行分割之前] 必須對影像進行二值化等等的前處理，之後在[3]文中提到經由測試過後是以外圍輪廓分 割法的分割效果較好；而在 [1]提到關於單一字形、大小固定且沒有旋轉的字元以樣板比 對法最為適合，而其比對的過程是以參考樣板與待辨字元之間的互相關值為依據進行辨 識。本研究中運用了垂直投影分割法和樣板比對法來進行車牌的辨識。 10 Proc. of the 2010 Conference on Computer Vision, Image Processing and Information Technology , Ching Yun University, Zhongli, Jun. 9, 2010 2. 數位影像處理演算法的應用 本文使用了二值化、除雜訊、貼標籤以及計算特徵值這四種來搭配，建構出自己的 影