基于Android平台的车辆信息查询系统的开发.docx

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基于Android平台的车辆信息查询系统的开发

武汉理工大学

毕业设计（论文）

基于Android平台的车辆信息查询系统的开发

学院（系）：

计算机科学与技术学院

专业班级：

计算机科学与技术专业0806班

学生姓名：

张方纪

指导教师：

杨青

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书

2、不保密囗。

（请在以上相应方框内打“√”）

作者签名：

年月日

导师签名：

年月日

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）任务书

学生姓名张方纪专业班级计算机0806

指导教师杨青工作单位武汉理工大学

设计（论文）题目:

基于Android平台的车辆信息查询系统的开发

设计（论文）主要内容：

开发一个“车辆信息查询系统”（简称系统）。

该系统运行于手机，基于android平台；内嵌车辆信息数据库（或连接后台服务器端数据库），以及车牌识别技术。

数据库中记录了相关车辆的车牌号、车型、VIN码（车架号）、车主姓名、联系电话、性别、年龄、驾照号等。

系统可用于小区车辆管理，或Taxi管理等应用领域。

主要功能包括：

1）车牌号输入，2）车牌拍照及车牌识别，3）根据车牌号查询车辆信息，比如车主及联系电话，4）车辆信息的浏览和查询，5）嵌入式数据库与服务器端数据库的同步。

其中，功能1）2）3）是必须的最小功能集合。

论文研究工作的主要支持环境：

1）Java开发环境，如Eclipse

2）AndroidSDK

要求完成的主要任务:

1．学习并运用相关技术和工具，独立完成本软件系统的设计与实现。

系统应能在实际环境（android手机）或PC模拟环境中运行，满足功能和性能方面的需求。

2．按学校论文格式规范撰写学士论文。

完成相关英文资料的翻译（不少于5000汉字）。

学生提交论文和翻译资料的同时，上交存放有论文和所设计软件源代码的光盘片。

3．要求遵守毕业设计的纪律，每周与指导老师至少联系一次，以介绍有关设计进展，并认真填写毕业设计日志。

参考资料：

1.

2.

3.，谷歌代码搜索

指导教师签名系主任签名

院长签名（章）_____________

武汉理工大学本科学生毕业设计

（论文）开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1毕业设计的目的

毕业设计课题“基于Android平台的车辆信息查询系统的开发”，从过程和结果两个角度来看，包含以下两点意义：

1.1.1过程——接触前沿技术，综合所学知识，提升专业素养

Android系统是最近几年才诞生的一个的全新的、基于Linux和嵌入式平台的现代操作系统。

它由搜索引擎巨头Google所引导，一整套开发工具及文档免费可用，集成Google云服务（Gmail、语音搜索等），有完整的生态链，获得了世界范围内广泛而巨大的市场和支持，其上的应用渗入到了我们生活的方方面面。

Android基于Java，有与Java相同的语法和类似的开发方式（ADT+Eclipse）及运行机制（Android虚拟机），并专为移动设备（有低功耗，多传感器，存储和计算性能受限等特性）定制。

做Android应用开发，了解Android应用从需求分析与设计，到总体设计，到详细设计，到编码与测试，到最后的部署、维护、营销、升级等等，是对本专业所学知识的一个大的融会贯通，更是对吸收新知识、创新与营销等能力的一个大的锻炼。

车牌识别技术是本课题的重难点。

图像识别、语音识别对于本人来说是从未接触过的技术，同时也是充满挑战性的。

通过查阅文献、参考成熟系统等手段，自学相关知识，加上吸收与再创新，是可以取得相当的成绩的。

集成创新，将已有技术应用到新的平台和领域，在这里显得尤为重要。

基于Android平台的管理信息系统，在继承传统桌面MIS系统的应用模式外，有其独特的性质，比如C/S与B/S模式的结合，设备与服务器的数据同步，又如新的用户界面、交互方式等的设计，再如地理位置等传感器信息的合理利用等。

这些都值得思考与研究。

1.1.2结果——开发出可用甚至先进的真实系统，应用于生产实践

本课题基于实现的应用需求——拥有车牌识别功能的手机车辆信息查询应用。

应用涉及小区车辆管理、开放停车场车辆管理、道路黑的管理等诸多领域。

如果做得好，可基于本课题成立一个项目，开发出真实可用的系统来。

1.2毕业设计的意义

1.2.1学术意义

培养新知识获取与整理的能力（文献、文档的阅读与翻译），锻炼软件工程素养（涉及软件工程的各个阶段），研究与发展车牌识别技术，等等。

1.2.1实用意义

做一个真实可用的系统，应用于生产实践。

2、基本内容和技术方案

2.1基本内容

2.1.1课题要求

开发一个“车辆信息查询系统”（简称系统）。

该系统运行于手机，基于android平台；内嵌车辆信息数据库（或连接后台服务器端数据库），以及车牌识别技术。

数据库中记录了相关车辆的车牌号、车型、VIN码（车架号）、车主姓名、联系电话、性别、年龄、驾照号等。

系统可用于小区车辆管理，或Taxi管理等应用领域。

主要功能包括：

1）车牌号输入，2）车牌拍照及车牌识别，3）根据车牌号查询车辆信息，比如车主及联系电话，4）车辆信息的浏览和查询，5）嵌入式数据库与服务器端数据库的同步。

其中，功能1）2）3）是必须的最小功能集合。

2.1.2课题分析

2.1.2.1场景或领域

1）小区车辆管理。

小区保安对占位车进行拍照（有识别和登记两大作用）。

如果识别出该车为小区内的车，则可联系车主处理，否则加入黑名单。

2）开放停车场车辆管理。

开放停车场（广场式，无固定出入口，难以设置门禁），工作人员对入场车进行拍照，开始计费；车出场时进行拍照（简单比对即可匹配入场车）停止计费。

3）道路黑的管理。

路上交警跟踪可疑计程车，根据车牌号查询该车之前的照片和车主电话，通过照片对比和询问合法车主现在何处，即可判断该车是否为黑的。

2.1.2.2摘要（对课题要求的精化）

一个车辆信息查询系统。

运行于手机，利用手机随时随地可用的特点（保安和执勤人员有随时到现场处理车辆相关事件的需求）；提供提供拍照、录音和触屏三种车牌号输入方式，前两种还能自动识别出车牌号并提供快捷修正功能；存档拍照与录音，以及所识别的车牌号、当时的日期时间和地理位置；根据车牌号快速查询车辆信息和历史记录；在本地获取和存储数据，在有网络连接（特别是Wi-Fi）的情况下将本地与服务器数据进行同步。

2.1.2.3关键词及备注

◆车牌字符集：

◆普通车牌：

蓝底白字。

由省份简称（汉字），地区代码（字母）和五位号码（数字）组成，样式为“某A12345”。

◆机动车牌：

黄底黑字。

式样与普通车牌相同。

◆其他车牌（驾校教练车车牌/警车车牌/涉外车牌/领事馆车辆车牌/军车车牌/港澳台地车牌）暂不考虑。

◆语音文本识别：

范围为车牌字符集。

讲出车牌号，可要求重复一次。

通过语音识别技术得出所识别车牌号。

◆图像文本识别：

范围为车牌字符集。

拍摄车辆全图，要求包含足够清晰的车牌号。

通过图像识别技术得出所识别车牌号。

◆所识别车牌号：

由语音或图像识别出的车牌号，用颜色和百分数显示每一个字符的确定度，可单独修正每一个字符（给出候选字符）。

◆车牌识别：

语音文本识别和（或）图像文本识别。

可将语音识别与图像识别相结合，如在拍照时说出所见的车牌号（这也保证了所拍车牌号足够清晰）。

◆本地和网络存储：

网络服务环境的构建。

◆同步：

将本手机所获取的最新数据上传到服务器；将服务器上的最新数据（包括由其他类似手机采集的数据）下载到本地。

版本控制技术。

2.2技术方案

通过以下几点技术方案（路线）达到本课题要求：

1）关于车牌识别技术：

a）阅读国内外核心文献至少十篇，整理重要的内容，充分吸收；

b）获取并研究示例代码，了解技术实现；

c）尝试发现开源或没有版权争议的技术，加以改进与定制，应用到本课题。

2）关于车辆信息查询系统：

a）设计用户及场景，设身处地地为用户着想，分析与设计需求；

b）试用已有的类似的商业软件，从中提取需求；

c）获取并研究类似应用的设计文档，学习好的做法；

d）使用软件工程的方法，文档驱动，用例驱动，测试驱动；

e）先做一步的原型，不断优化，不断拓展，组建构建一个功能足够强的、实现可用的系统。

3、进度安排

课程设计从第1周（2012年2月13日）开始，到第16周（2012年5月28日）迎接答辩，对共计15周的时间，依照学校规定并结合自身实际情况，作出如下初步安排：

第1至3周：

选题，查阅文献，研究已有系统，初步把握技术路线，初步理解系统轮廓；

第4至8周：

文献精读，掌握所需知识并有一定深度的理解；需求精化，已经开发出相对成熟的原型；已经相对前人有了突破方向；

第9至15周：

已完成软件开发，所开发应用实用可靠，具备一定的市场价值；已经完成毕业论文，文中较好地陈述了课题的研究成果；已准备好毕业答辩。

4、指导教师意见

指导教师签名：

年月日

注：

1．开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后三周内完成。

2．“设计的目的及意义”至少800字，“基本内容和技术方案”至少400字。

进度安排应尽可能详细。

3．指导教师意见：

学生的调研是否充分？

基本内容和技术方案是否已明确？

是否已经具备开始设计（论文）的条件？

能否达到预期的目标？

是否同意进入设计（论文）阶段。

目录

目录8

摘要10

Abstract11

1绪论12

1.1问题描述与项目动因12

1.2篇章结构13

2Android移动操作系统14

2.1移动计算14

2.2Android技术背景14

2.2.1Android的特性14

2.2.2Android架构15

2.3Android平台本地应用的开发16

2.3.1虚拟机之上的Java应用16

2.3.2Linux之上的C/C++本地代码16

2.4Android平台数据的存储与同步17

2.4.1嵌入式关系数据库管理系统SQLite17

2.4.2Android平台的数据同步19

3Android平台上的车牌识别20

3.1图像处理20

3.1.1OpenCV20

3.1.2JavaCV20

3.2车牌探测21

3.2.1将原始图像转化为灰阶图像22

3.2.2灰阶图像的平滑与增强处理22

3.2.3灰阶图像转化为二值图像22

3.2.4从二值图像中提取轮廓23

3.2.5基于边缘检测的车牌探测23

3.3车牌字符分割24

3.4车牌字符识别25

3.4.1TesseractOCR引擎25

3.4.2车牌语言的训练25

3.4.3Tesseract库在Android中的使用27

4需求分析与设计29

4.1功能需求29

4.1.1用例模型29

4.1.2交互图32

4.2非功能需求34

5系统设计、实现与测试36

5.1系统的设计36

5.1.1程序逻辑设计36

5.1.2数据库设计38

5.2系统实现38

5.2.1支撑条件39

5.2.2类的实现41

5.2.3数据库模式42

5.3运行与测试43

5.3.1运行演示43

5.3.2测试46

6结语与后续计划48

参考文献49

致谢52

插图目录：

图1Android架构图15

图2OpenCV的构成20

图3AndroidVIQ项目目录结构21

图4原始车辆图像22

图5灰阶图像22

图6平滑与增强过后的灰阶图像22

图7二值图像23

图8轮廓图像（黑色背景上的白色轮廓线，不易观察）23

图9检测出的车牌图像24

图10车牌图像的轮廓24

图11分割后的车牌字符25

图12分割后再合并的车牌字符25

图13车牌字符训练图片图14连通多部首汉字以简化盒子文件的修改26

图15项目tesseract-android-tools的目录结构27

图16本系统直接用例模型30

图17系统抽象用例模型30

图18细化并扩展了的用例模型31

图19用例“编辑车辆信息”的顺序图33

图20UI类的交互图34

图21用例“浏览车辆信息库”和“浏览车辆登记单”实际的类图37

图22项目目录结构39

图23类“VehicleItemViewActivity”的实现42

图24车辆信息库图25快速查找图26快速查找43

图27车辆信息库列表项的上下文菜单图28查看车辆图29编辑车辆信息44

图30删除车辆信息图31联系车主图32浏览车辆登记单44

图33查看车辆图34登记车辆图35登记信息立即显示在了登记记录列表中45

图36查询/登记车辆图37成功登记的车辆图38创建车辆信息46

图39成功创建车辆信息46

摘要

本文基于Android移动操作系统，集成了OpenCV、TesseractOCR、JavaCPP、SQLite等几大开源技术，设计并实现了一个基于Android平台的车辆信息查询系统。

该系统除针对车辆信息及其车辆登记记录简单快捷的增删改查操作外，还具有自动车牌识别、快速拨打电话、多终端数据同步等功能，能满足小区（停车场）车辆管理、“黑的”鉴别、基于车辆识别的个性化服务等诸多场景的需求。

论文主要学习、研究基于Android平台的车辆信息查询系统的技术实现，具体内容包括：

Android技术背景，Android平台本地应用的开发，Android平台数据的存储与同步，以及Android平台上车牌识别技术的实现。

通过本对课题的调查、研究与实现，归纳出了Android系统在车辆管理方面的典型应用场景和用例；介绍了与之相关的理论和技术基础；详细讲解了这些理论和技术基础在本系统中的实践与运用；围绕数据同步子课程，研究了在多个Android终端间同步数据的解决方案；围绕关键子课题车牌识别，研究并采用了OpenCV作为车牌图像处理技术，TesseractOCR作为车牌字符识别技术，JavaCPP作为在Android平台上高效调用OpenCV与TesseractOCR共享库的技术，以及Android上内置的SQLite嵌入式数据库技术。

本文的特色在于：

1）将车牌识别技术在Android上成功实现；2）集成创新，车牌识别等技术取材于谷歌代码上的开源项目，源码易于获得且允许商业应用；3）本课题亦以开源项目的形式开展。

关键词：

Android;车牌识别;信息系统;OpenCV;TesseractOCR;JavaCPP;SQLite

Abstract

ThisthesisimplementsaVehicleInformationQuery（VIQforshort）systembasedonAndroidmobileoperatingsystem.Itintegratesfouropensourcetechnologies:

OpenCV,TesseractOCR,JavaCPPandSQLite.BesidesasetoffastCRUDoperationsonvehicleinformationandvehiclecheckingrecords,theimplementedVIQsystemalsohasfeatureslikeautomaticlicenceplaterecognition（ALPR）,fastcallmaking,datasyncamongmultipleterminalsandmore,whichcansatisfyrequirementsofsenerioslikecommunity（orparkinglot）vehiclesmanagement,illegaltaxisidentification,customizedservicesbasedonvehicleidentificationandsoon.

Inthisthesis,westudiedtheimplementationofVIQsystemsbasedonAndroid.Itmainlyincludes:

1）thebackgroundofAndroid;2）thedevelopmentofAndroidlocalapplication;3）thestorageandsyncofdataonAndroid;and4）theimplementationofALPRonAndroid.

Throughtheinvestigation,studyandimplementationofthisdegreeproject,thisthesishassummarizedsometypicalscenariosandusecasesofAndroidapplicationsonvehiclemanagements;introducedrelatedtheoryandtechnologybasis;detailedtheapplicationoftheminthisproject;ondatasync,studiedsolutionstosyncingdataamongmultipleAndroidterminals;onALPR,studiedandadoptedOpenCVasthewaytomanipulateimages,TesseractOCRasthewaytorecognizelicenceplates,JavaCPPasthewaytoefficientlycalltheunderlyingsharedlibrariesofOpenCVandTesseractOCR,andSQLiteasthewaytosavepermanentdataonAndroid.

Featuresofthisthesis:

1）HavingALPRimplementedonAndroid.2）Anintegratedinnovation,withtechnologieslikeALPRfromopensourceprojectsatGooglecode;sourcecodesareeasytogetandavailableforcommercialuse;3）Thebackgrounddegreeprjoectalsodevelopedasanopensourceproject.

KeyWords：

Android;licenceplaterecognition;ALPR;informationsystem;OpenCV;TesseractOCR;JavaCPP;SQLite

1绪论

随着国民经济的发展，车辆迅速普及。

小区、停车场、道路等车辆集中的地方，存在需对问题（占用车位、违规停放等）车辆或来往车辆进行登记和身份鉴定等诸多需求，以实现诸如快速联系车主、计时计费、“黑的”鉴别、基于通过车辆识别取得顾客定制信息的个性化服务等业务应用。

这些应用普遍存在场地不固定、需求变化快等特点，传统基于固定车牌识别装置和台式计算机的车辆管理系统很难适应。

即使努力适应，建设传统车辆管理系统，需要有专用的摄像装置；车辆的行驶路径和停放位置须服从摄像装置的要求；需要设置护栏，却又容易导致车辆停放困难。

这此无疑增加了车辆信息管理的成本，制约了车辆信息数字化的进程。

移动智能终端的普及，让移动计算正取代传统桌面计算成为越来越重要的信息处理方式。

Android移动操作系统在移动计算平台中处于领先的地位。

配备摄像头、GPS和网络功能的Android终端尤其是Android手机，完全能在车辆管理信息系统中扮演重要的角色，其中最重要的是车辆信息的查询，其次重要的是车辆信息的登记。

Android终端在扮演这一角色的过程中，有两大问题需要解决：

一、有限的计算能力，如何快速准确地进行车牌识别，以自动查询车辆信息，并对车辆信息进行结构化记录；二、多终端协同工作，在网络不可靠的情况下，如何获取与存储数据，又如何在一定程度上保持数据的同步，以共享最新的车辆信息，或供进行统计与决策。

关于Android平台上的车牌识别，在本系统中，我们通过使用JavaCPP和JNI技术实现了对OpenCV和TesseractOCR本地代码库的调用；为了准确识别出车牌号码，我们通过Tesseract训练出了中华人民共和国机动车号牌[1]的语言包。

关于Android平台上数据的存储与同步，在本系统中，我们采用了Android内建的SQLite技术进行数据的结构化存储与访问；特别针对Android4.0及以上版本，讨论了端对端Wi-Fi直连通讯技术的实现。

1.1问题描述与项目动因

车辆信息，包括车辆本身的信息——车牌号、车架号、车型、车名、车身颜色等和车主的信息——姓名、电话、身份证号、出生年月、驾照号等；为了更加易于识别车辆与车主，应该提供二者的照片；此外，车辆的活动登记，包括时间、地点、备注等，也是十分重要的信息。

这些信息在实际典型场景中的应用，举例如下：

1）小区（停车场）车辆管理

目前，很多小区都为户主分配了专用的停车车位，车位未经允许被占用的现象却时有发生，在一定程度上扰乱了社区的和谐。

对此，前来解决问题的小区保安可使用本系统，对问题车辆进行拍照。

系统自动识别出该车车牌号，查询小区车辆备案数据库。

如果查得该车属于小区户主，则可立即拨打户主电话；否则可将该车加入黑名单，备后续处理。

对违规停放的车辆也可作相同的处理。

此外，部分小区、校园以及停车场，出入口众多或不固定，又不适合设置门禁，传统固定式车牌识