一種基于低秩約束的車牌校正算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特別是針對定位后的車牌，利用了擺正車牌的對 稱特性，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像矩陣的低秩特性，從而得到一種基于低秩約束的車牌校正算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近十幾年來，隨著數(shù)碼技術(shù)的普及和計算機(jī)性能的提升，智能視頻分析作為計算 機(jī)應(yīng)用中的重要組成部分得到了國內(nèi)外學(xué)者的密切關(guān)注與研宄。在日常生活中，車輛超速 檢測、車輛闖紅燈等一系列交通視頻監(jiān)控是智能視頻分析的一個重要應(yīng)用，這也是城市中 應(yīng)用最為廣泛和典型的視頻監(jiān)控手段。對于車牌的準(zhǔn)確識別是保證交通視頻監(jiān)控的一個重 要手段，然而由于拍攝攝像頭的角度原因，所得到的車牌圖像均存在一定程度的旋轉(zhuǎn)或變 換，因此一種能將這些變形后的車牌準(zhǔn)確校正的算法是車牌識別后續(xù)過程的保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于低秩約束的車牌 校正算法，能夠?qū)⒍ㄎ缓蟮能嚺菩D(zhuǎn)到準(zhǔn)確的位置上。
[0004] 具體技術(shù)方案為，一種基于低秩約束的車牌校正算法，包括以下步驟：
[0005] (SI)獲取經(jīng)過初步初步定位的車牌圖像為I e RwXh，其中，W和h分別表示圖像矩 陣的寬和高；定義圖像的旋轉(zhuǎn)參數(shù)為T。
[0006] (S2)在旋轉(zhuǎn)參數(shù)為τ的條件下，旋轉(zhuǎn)車牌圖像，并進(jìn)行圖像矩陣低秩分解，如下 式：
【主權(quán)項】
1. 一種基于低秩約束的車牌校正算法，其特征在于，包括以下步驟： (51) 獲取經(jīng)過初步初步定位的車牌圖像為I e RwXh，其中，W和h分別表示圖像矩陣的 寬和高；定義圖像的旋轉(zhuǎn)參數(shù)為τ ; (52) 在旋轉(zhuǎn)參數(shù)為τ的條件下，旋轉(zhuǎn)車牌圖像，并進(jìn)行圖像矩陣低秩分解，如下式： ipin 廠"戚(/0)+ 2||五||〇 si. /。r =/" + ￡ (1) 其中，1°表示車牌圖像的低秩部分，E表示經(jīng)過旋轉(zhuǎn)后的車牌圖像存在的稀疏誤差部 分，λ為平衡參數(shù)，" ?"表示卷積運算符； (53) 將公式（1)進(jìn)行簡化，用核范數(shù)I I · I L替換矩陣的秩rank (·)，用Ll范數(shù)I I · I I i 替換零范數(shù)11 · I Ic1，可得： S IkIL+^ 14 / ⑵ 其中，核范數(shù)11 · I L表示矩陣中奇異值之和，LI范數(shù)11 · 11 1表示矩陣中元素絕對值 之和，零范數(shù)11 · I ^表示矩陣中非零元素的個數(shù)； (54) 將約束條件1〇 τ = I°+E松弛為/〇ζ· + ν/Δζ· =廣+ ￡，此時式（2)變?yōu)槿缦滦问剑? min ||/°|+/Ill^ll1 s.t. Ι〇τ + ν?Ατ = Ι0 +E (3) 式中，▽/表示矩陣I的雅克比行列式，Λ τ表示每次迭代過程中旋轉(zhuǎn)角的變化量； (55) 令<Λ￡,ΔΓ) = /^ + ν/Δτ-尸-五，將式（3)變?yōu)樵鰪V拉格朗日函數(shù)的形式： L^l\E^rj) = \l\+X\El+(Y,h{l\E^T)) + ^\h(f,E^T)lF ⑷ 其中，μ >〇，Y為拉格朗日乘子矩陣，〈·，·>為矩陣的內(nèi)積； (56) 對于公式（3)通過迭代求解，整理為： (/,；' ,Ei, A Tk) = arg niin_ /_,/( (/°, Ε,Ατ, Y1 ,) ( 5 ) Yk ⑷ τ = τ +Δ τ k (7) 式中，k表示迭代次數(shù)，yk= P kUtl，且P > 1，y(l> 0 ;燈表示車牌圖像的低秩部分 經(jīng)過k次迭代后的值，Ek車牌圖像存在的稀疏誤差部分經(jīng)過k次迭代后的值，Λ τ k表示每 次迭代過程中旋轉(zhuǎn)參數(shù)的改變大小，Yk表示拉格朗日乘子矩陣經(jīng)過k次迭代后的值； 初值為Ytl= (^Eci= 0, τ = 〇, Δ T^= 〇 ;經(jīng)過有限次數(shù)迭代或者當(dāng)在某一旋轉(zhuǎn)角下， 再次改變旋轉(zhuǎn)角，不能使得矩陣的秩變小，即求得將車牌擺正的旋轉(zhuǎn)參數(shù)△ τ'
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于低秩約束的車牌校正算法，其特征在于，所述步驟 (S6)中對公式（5)的求解轉(zhuǎn)換為下列形式：
對式（8)，利用奇異值分解和收縮算子進(jìn)行求解：
式中，SVd( ·)表示奇異值分解函數(shù)，iv/y;表示￥/的廣義逆矩陣，s[ ·]表示收縮算 子，其定義為： S1Jx] =Sign(X) · (|χ|-μ)，υΗ, Ση,?η分別表示酉矩陣、對角矩陣、酉矩陣第k-1 次迭代后的值。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于低秩約束的車牌校正算法，其特征在于，所述λ取值 為 /yjwh。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于低秩約束的車牌校正算法，其特征在于，定義標(biāo)準(zhǔn)化 過程和矩陣的雅克比行列式為：
式中，I I · I If表示矩陣的F范數(shù)，vec( ·)表示矩陣的向量化。
【專利摘要】本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特別是針對定位后的車牌，利用了擺正車牌的對稱特性，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像矩陣的低秩特性，從而得到一種基于低秩約束的車牌校正算法，利用凸優(yōu)化迭代算法，通過旋轉(zhuǎn)參數(shù)的不斷變化，求得圖像矩陣的最小秩，此時的旋轉(zhuǎn)參數(shù)即為所求，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，將車票旋轉(zhuǎn)到合適位置。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確地將變形的車牌校正到合適的位置上，為車牌識別提供保證。
【IPC分類】G06T7-00, G06T3-60
【公開號】CN104657938
【申請?zhí)枴緾N201510054783
【發(fā)明人】徐瑋, 肖華欣, 張茂軍, 劉煜, 賴世銘
【申請人】中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月3日