localiza§£o de placas de ve­culos baseada em m©todos estat­sticos

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Este trabalho tem como objetivo desenvolver um método capaz de localizar a placa do veículo e preparar os caracteres de tal forma que um algoritmo de OCR possa reconhecer e identificá-las, com a mínima intervenção humana. O método proposto utiliza técnicas de processamento de imagens aplicada na análise estatística dos perfis de linha da imagem

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  • 1. PONTIF ICIA UNIVERSIDADE CATOLICA DE MINAS GERAISInstituto de Informtica a LOCALIZACAO DE PLACAS DE VE ICULOS BASEADA EM METODOS ESTATISTICOSEdgard Davidson Costa CardosoBelo Horizonte 2006

2. Edgard Davidson Costa Cardoso LOCALIZACAO DE PLACAS DE VE ICULOS BASEADA EM METODOS ESTATISTICOSTrabalho de Diplomao apresentado ao Cursocade Graduao em Sistemas de Informaocacada Pontifcia Universidade Catlica de MinasoGerais, como requisito parcial para obteno do caGrau de Bacharel em Sistemas de Informao.ca Orientador: Prof. Silvio J. F. Guimares, D.Sc.. aBelo Horizonte2006 ii 3. Edgard Davidson Costa Cardoso LOCALIZACAO DE PLACAS DE VE ICULOS BASEADA EMMETODOS ESTAT ISTICOSTrabalho de Diplomao apresentado ao Curso deca Graduao em Sistemas de Informao da Pontif cacacia Universidade Catlica de Minas Gerais, como requisitoo parcial para obteno do Grau de Bacharel em Sistemas ca de Informao.caAprovada emde 2006 BANCA EXAMINADORA: Prof: Silvo Jamil F. Guimares, D.Sc. a Pontif Universidade Catlica de Minas Gerais cia o Professor Pontif Universidade Catlica de Minas Gerais ciao Professor Pontif Universidade Catlica de Minas Gerais ciao Belo Horizonte 2006 iii 4. Resumo No meio acadmico, vrias pesquisas vem sendo apresentadas sobre o reconhe- ea cimento de placas de veculos, utilizando o processamento de imagens. A utilizaao de c tcnicas de OCR (Optical Character Recognition) extremamente importante para aee identicao de placas de vecaculos, em um ambiente controlado ou no. Entretanto,a o simples fato de utiliz-las, no garante, sucientemente, a sua perfeita identicao.a aca Nesse caso, procedimentos que aux liem a localizao e a identicao da referida placaca ca devem prover, de forma satisfatria, a condio ideal para que o uso do OCR seja eciente e oca ecaz. De fato, o fator crtico de sucesso para o reconhecimento automtico dos caracteres a contidos na placa uma etapa anterior de localizao. Nesse contexto, este trabalho teme ca como objetivo desenvolver um mtodo capaz de localizar a placa do vee culo e preparar os caracteres de tal forma que um algoritmo de OCR possa reconhecer e identic-las, com a a mnima interveno humana. O mtodo proposto utiliza tcnicas de processamento decae e imagens aplicada na anlise estatastica dos pers de linha da imagem.iv 5. Lista de Tabelas 4.1 Tabela que demonstra as caractersticas das imagens utilizadas no trabalho244.2 Tabela que demonstra as caractersticas de hardware e software utilizados . 254.3 Tabela que demonstra os tempos mdios obtidos do algoritmo em cada etapae 254.4 Tabela que demonstra a taxa de acerto da etapa de localizao da placa ecada etapa de preparao dos caracteres, utilizando placas de vrios pa caa ses . 26v 6. Lista de Figuras 2.1 a) ood-ll com 4 direes; b) ood-ll com 8 direes . . . . . . . . . . . .co co 72.2 Ilustrao que demonstra o comportamento do perl de linha em trs linhas ca edistintas da imagem. a) Imagem Original; b) Perl de Linha 1 (linhasuperior); c) Perl de Linha 2 (linha central); d) Pel de linha 3 (linhainferior) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.1 Viso macro da seqncia lgica das etapas . . . . . . . . . . . . . . . . .aueo. 123.2 Demonstrao do perl de linha. a) Imagem original com duas anlisescaade assinaturaortogonais ` placa. b) Perl de linha superior, cortando osafaris. c) Perl de linha inferior cortando a placa. . . . . . . . . . . . . . o. 133.3 Identicao dos pontos de mximos e mca a nimos, a partir da anlise es- atat stica do perl de linha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.4 Linha encontrada com base na anlise estata stica do perl de linha. . . . . 193.5 Regio encontrada aps analisar a condensao dos pontos de mximo . .aoca a. 203.6 Estruturas de dados utilizadas para localizao da placa a) Estrutura de cadados para localizao da linha candidata; b) Estrutura de dados usada capara localizar as coordenadas exatas da placa na linha candidata identi-cada pela estrutura da Figura a). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.7 Area dos caracteres localizada com a utilizao do ood-ll adaptado. . .ca. 22 4.1 Resultado do algoritmo de localizao da placa em diversos nca veis de lumi-nosidade, ngulo de distncia de tomada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26a a4.2 Resultado do algoritmo de preparao dos caracteres em diversos n ca veis deluminosidade, ngulo de distncia de tomada . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 aa4.3 Exemplo de uma situao em que o mtodo proposto falha. 4.3(a) Imagemcaeda placa indicando um perl de linha. 4.3(b) Exemplo de um perl de linhaem que o mtodo proposto no capaz de identicar a assinatura. . . . . 27e a e vi 7. Sum rioa1 Introduoca12 Reviso Bibliogrcaa a 5 2.1 Denies . . . . . . . co . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 Flood Fill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.3 Perl de Linha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.4 Trabalhos Relacionados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Mtodo Propostoe 11 3.1 Localizao da Placa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ca 12 3.2 Preparao dos Caracteres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ca 21 3.3 Reconhecimento dos Caracteres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224 Experimentos e Resultados245 Conclusoa28 5.1 Sugesto de Estudos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 aBibliograa30 8. Captulo 1 Introducao O uso de sistemas de informao baseados em recuperao de informaes vem, a cacacocada dia, se consolidando como uma importante rea de estudo, recebendo, conseqen- autemente, uma considervel ateno no meio acadmico, devido ` sua capacidade de criaracae amecanismos, que viabilizam o desenvolvimento de tcnicas e mtodos, a m de otimizareeou automatizar processos de reconhecimento, extrao, indexao e recuperao de in-ca cacaformaes de interesse em uma imagem digital.co Apesar de todo o desenvolvimento tecnolgico j alcanado na rea da computao,oac acaa recuperao de informaes baseadas na anlise de imagens mostra-se muito dif e caco a cilcomplexa. No entanto, mesmo com otimizaes ou automatizaes sendo realizadas nos referi-cocodos processos, seja no reconhecimento ou extrao de dados, seja na indexao ou na recu- cacaperao desses dados utilizando algoritmos de buscas, ainda existem vrios desaos cau- ca asados pelo rpido crescimento do volume de informaes denidas como interessantes, a copara um determinado grupo de pessoas ou organizaes, em detrimento da falta de ca- copacidade em como administr-las. a Contudo, cresce cada vez mais a necessidade de desenvolver sistemas de recu- 1 9. CAPITULO 1. INTRODUCAO 2 perao de informao automticos, para serem aplicados `s vrias atividades cotidianas, caca aa aa m de gerar procedimentos ecientes e ecazes, reduzindo, ou at mesmo eliminando,eprocessos que at ento seriam caros, demorados e propensos ` erros. eaaSobre esse contexto, especicamente na rea de processamento de imagens, a eposs citar vrios exemplos de aplicao que esto baseadas nessas necessidades, tais vel a ca acomo sensoriameto remoto, robtica, medicina, biometria, reconhecimento tico de carac-ooteres, assinaturas, cdigos de barras, placa de veoculos, entre outros.Por sua vez, poss perceber que mesmo essas aplicaes estando inseridas na e vel coa rea de processamento de imagens, cada uma necessita de tcnicas ou mtodos diferentes,e edenindo com isso, uma grande variedade de sub-reas de conhecimento, elevando natu-aralmente uma grande variao de pesquisas, muitas vezes utilizadas em conjunto, a mcade solucionar um determinado tipo de problema.Um exemplo disso pode ser visto na pesquisa que aborda o reconhecimento daplaca de veculos. Sobre esse assunto, poss estudar uma variedade de tcnicas, sejae velena compreenso de determinadas informaes contidas na imagem utilizando tcnicas de a coeOCR (Optical Recognition Characters), seja na implementao de ltros que possi- cabilitem a segmentao de elementos espec cacos em determinadas reas ou na identicao acade padres que podem denir um grupo ou vrios grupos de dados.o aApesar de, inicialmente, o trabalho de reconhecimento da placa de veculos pareceruma aplicao de soluo trivial, pois o objeto do reconhecimento, a placa, constitu ca ca e dade caracteres impressos com formas bem denidas, induzindo ao pensamento que a simplesutilizao de um sistema de reconhecimento tico de caractere OCR convencional pode,caosem grande diculdade, resolver o problema. Entretanto, a realidade mostra o contrrio. aOs algoritmos de OCR existentes no mercado no so sucientes para reconhecer em uma a aimagem, os caracteres contidos na placa de um ve culo. Esse fato poder ser entendido pormeio de vrios fatores, entre eles o fato de que:a 10. CAPITULO 1. INTRODUCAO3 os algoritmos de OCR trabalham com imagens binrias, j as imagens de vea a culos so coloridas ou em n a veis de cinza; os referidos algoritmos no foram concebidos com o propsito de identicar carac- a o teres em um ambiente especco com o de placa de ve culos; a simples segmentao por meio de uma binarizao1 da imagem da placa no su-caca a e ciente para o bom funcionamento do OCR, pois eventualmente essa tcnica sozinha e no capaz de segmentar os caracteres. a eAlm desses fatores, o reconhecimento da placa do ve e culo apresenta caracter sticasprprias advindas, por exemplo, de diversos efeitos introduzidos por fatores, como a ve- olocidade de deslocamento do ve culo, o ngulo de tomada da imagem, a distncia e aa aqualidade tcnica do equipamento de captura, a luminosidade natural ou falta da mesma,esombra, reexo, diferenas de padro, estado da placa, entre outras adversidades, quecatornam o problema muito mais complexo de ser tratado. Apesar da identicao manual da placa ser uma atividade simples, ela restrin-ca egida com a intrnseca limitao humana, quando se tem um grande uxo de ve caculos,caracterizando-se em um pro