車牌自動識別系統(tǒng)是智能交通重要的組成部分，其主要任務(wù)是實現(xiàn)對采集單元輸出的車輛原始圖像進行檢測分析，提取車牌相關(guān)特征信息，進行比對和識別，可在對車輛不做任何改動的情況下，有效地記錄和驗證車輛號牌信息。

　　近年來，車牌自動識別技術(shù)已被廣泛應用于城市智能交通系統(tǒng)中，如闖紅燈抓拍、超速行駛違章抓拍及交通治安卡口系統(tǒng)等，尤其是交通治安卡口系統(tǒng)，其作為治安刑偵管理的重要科技手段之一，對車牌自動識別技術(shù)提出了更高的要求，促進了車牌自動識別技術(shù)的快速發(fā)展。高清系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得圖像分辨率大大提高，為車牌自動識別技術(shù)提供了良好的基礎(chǔ)條件，車牌識別的準確率得到很大的提高，并且相應的識別基礎(chǔ)數(shù)據(jù)被不斷地得到挖掘，卡口業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也從單一的治安及交通監(jiān)控發(fā)展為可供交通管理、城市規(guī)劃、公安刑偵、國安安保、高速公路多路徑識別等不同業(yè)務(wù)部門均可以綜合應用的綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

　　本文以車牌自動識別技術(shù)在我司智能交通卡口系統(tǒng)中的運用為例，闡述了車牌自動識別的基本流程以及功能和應用特點。

　　大華卡口系統(tǒng)采用基于分布式集中管理的策略，通過多層次立體式結(jié)構(gòu)，把系統(tǒng)前端物理層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)處理層和用戶應用層有機結(jié)合起來，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 卡口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

　　系統(tǒng)主要由前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、中心管理子系統(tǒng)等部分組成。前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)通過視頻跟蹤和分析技術(shù)獲取車輛的經(jīng)過時間、速度、圖片、車牌號碼、車身顏色等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)傳輸?shù)街行墓芾碜酉到y(tǒng)。中心管理子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行集中管理、存儲、共享等處理。

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　　車牌自動識別流程

　　系統(tǒng)前端采用了嵌入式高清一體化攝像機，可實現(xiàn)百萬級分辨率的視頻和圖片碼流輸出，內(nèi)置了高性能DSP芯片，支持內(nèi)置智能算法、可實現(xiàn)視頻檢測、車牌自動識別等功能。

　　內(nèi)置相機的車牌自動識別系統(tǒng)使用了獨特的紋理+模型算法，具有定位精準，識別速度快，識別精度高，誤識率低等特點，不但能捕獲有車牌的車輛，對于無牌車同樣也能進行正常捕獲。將傳統(tǒng)模式中基于后端服務(wù)器或前端工控機的車牌識別算法移植到前端相機中，具有高集成度，高穩(wěn)定性，高適應性等特點，相比傳統(tǒng)的PC或工控機模式，更能適應實際道路的復雜環(huán)境，更能滿足智能交通系統(tǒng)中全天候工作的要求。

　　采用了動態(tài)視頻識別技術(shù)，實現(xiàn)對視頻流每一幀圖像進行識別，從而達到增加識別比對次數(shù)，大大提高了識別的效率和準確率。

　　車輛牌照的自動識別主要是基于圖像分割和圖像識別理論，對含有車輛號牌的圖像進行分析處理，從而確定牌照在圖像中的位置，并進一步提取和識別出文本字符。

　　識別的具體步驟分為車牌定位、車牌提取、字符識別。在自然環(huán)境中，相機首先對采集到的視頻圖像進行大范圍相關(guān)搜索，找到符合汽車牌照特征的若干區(qū)域作為候選區(qū)，然后對這些侯選區(qū)域做進一步分析、評判，最后選定一個最佳的區(qū)域作為牌照區(qū)域，并將其從圖象中分割出來。

　　圖2 車牌定位示意圖

　　完成牌照區(qū)域的定位后，再將牌照區(qū)域分割成單個字符，然后進行識別，車牌識別算法采用基于模板匹配算法，首先將分割后的字符二值化,并將其尺寸大小縮放為字符數(shù)據(jù)庫中模板的大小，然后與所有的模板進行匹配，最后選最佳匹配作為結(jié)果，通過這種多次比對的方式極大了提高了車牌識別的準確率。

　　圖3 車牌識別示意圖

　　整個車牌識別的基本過程如下圖所示：

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　　車牌識別功能

　　大華卡口系統(tǒng)采用先進的圖像識別算法，實現(xiàn)對通過的所有車輛進行車輛號碼識別、號牌顏色識別、車身顏色及車型等自動識別。

　　1)號牌結(jié)構(gòu)識別

　　系統(tǒng)能識別的號牌結(jié)構(gòu)包括：

　　單排字符結(jié)構(gòu)的號牌，如軍隊用小型汽車號牌、GA36-2007中的小型汽車號牌、港澳入出境車號牌、教練汽車號牌等;

　　武警用小型汽車號牌;

　　警用汽車號牌;

　　雙排字符結(jié)構(gòu)的號牌，如軍隊用大型汽車號牌、武警用大型汽車號牌、GA36-2007中的大型汽車號牌、掛車號牌、低速汽車號牌等。

　　2)號牌字符識別

　　識別的字符包括:

　?、贁?shù)字：0~9;

　　②字母：A~Z;

　?、凼　⒆灾螀^(qū)、直轄市簡稱：京、津、晉、冀、蒙、遼、吉、黑、滬、蘇、浙、皖、閩、贛、魯、豫、鄂、湘、粵、桂、瓊、川、貴、云、藏、陜、甘、青、寧、新、渝;

　　④軍牌用漢字：軍、海、空、北、沈、南、蘭、廣、成、濟、京;

　?、萏柵品诸愑脻h字：警、學、領(lǐng)、試、掛、港、澳、超、使;

　?、尬渚柵铺厥庾址篧J、00~34、練。

　　3)號牌顏色識別

　　系統(tǒng)能識別藍、黃、白、黑四種底色的機動車號牌。系統(tǒng)采用車牌顏色和視頻檢測技術(shù)結(jié)合的方法對車輛進行分型。對于民用車來說，藍顏色車牌表示的是小型車輛，而黃顏色車牌表示的是大型車輛。因此，首先利用車牌顏色判斷車輛類型，對于無法根據(jù)車牌顏色判別車型或者無法判斷車牌顏色的情況，利用圖像分析技術(shù)來輔助區(qū)分車輛的類型。

　　4)車輛號牌識別

　　號牌識別信息包含號牌結(jié)構(gòu)、號牌字符、號牌顏色等信息。

　　系統(tǒng)識別的車牌類型部分示例：

　　車牌自動識別系統(tǒng)應用特點

　　強大的ISP處理能力

　　車牌自動識別系統(tǒng)的識別率與牌照質(zhì)量和拍攝的圖像質(zhì)量有非常密切的關(guān)系，不但牌照本身的生銹、污損、油漆剝落、字體褪色等各種因素會大大影響車牌識別的準確性，而且拍攝的環(huán)境是否理想也會給車牌識別帶來很大的影響。

　　大華智能交通攝像機內(nèi)置了強大的ISP處理功能，可提供視頻穩(wěn)定、面部檢測、噪聲過濾、自動白平衡、自動曝光以及伽馬校正、邊緣增強等功能，將圖像質(zhì)量和效果提升到一個新的層次，不但改善了用戶實際觀感，更為智能化應用如車牌識別等提供了很好的運算分析基礎(chǔ)，充分保證了較高的車牌識別的準確率。

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　　對光照氣候背景良好的適應性

　　很多車牌識別系統(tǒng)在陰天時識別率較高，晴天時反而下降甚至無法識別。

　　這是因為攝像機是針對監(jiān)控需求設(shè)計的，如果讓攝像機自行調(diào)節(jié)曝光強度，只能依據(jù)圖像中某一固定區(qū)域的平均亮度進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式一般是固定的、非智能化的。陰天時，陽光透過云層散射后光照很均勻，上午和下午、東西向和南北向沒有多少差別，攝像機拍到的車輛、路面、景物都非常清晰。晴天時，陽光直射到路面上、車身上，就產(chǎn)生了逆光、直射光的問題。逆光情況下，拍攝方向與陽光照射方向相反，拍攝到的路面、背景較清晰，而車牌區(qū)域的對比度很差不利于識別。直射光情況下，拍攝方向與陽光照射方向相同，拍攝到的車牌區(qū)域很亮導致字符筆劃較粗、相互粘連，而且我國的車牌都采用反光漆，嚴重時會出現(xiàn)鏡面反射，無法看清車牌號碼。另外，車體表面的反光產(chǎn)生的亮線、光暈也會對識別造成影響。牌照識別多數(shù)用于識別運動中的車輛，車牌區(qū)域在整個圖像中是不固定的，普通攝像機無法根據(jù)車牌區(qū)域進行調(diào)節(jié)。夜間環(huán)境下車輛開啟車燈，普通攝像機受大燈的影響減弱曝光強度造成圖像車牌區(qū)域很暗，無法看清號碼，車大燈的光線還可能形成大面積光暈遮擋牌照區(qū)域。

　　我司自主研發(fā)的環(huán)境光線動態(tài)分析技術(shù)、局部亮度反饋閉環(huán)控制技術(shù)，能對圖像整體亮度和車牌區(qū)域亮度實時分析、控制，并智能地調(diào)整攝像機的光圈、快門、增益等曝光參數(shù)，動態(tài)跟蹤光線的變化，對復雜的環(huán)境、氣候及光照變化具有良好的適應性，全天候都可拍攝到最清晰的圖像，進而確保了極高的車牌識別率。

　　準確抓拍無后車牌或者后車牌遮擋的車輛

　　系統(tǒng)采用成熟穩(wěn)定可靠的地感線圈和先進的視頻分析檢測技術(shù)，對于無后車牌或者為了逃避抓拍故意將后車牌遮擋的車輛同樣能夠準確抓拍，確保路口違章情況記錄準確、完整，為交管部門實施交通管理措施、違章處罰等提供可靠線索和依據(jù)。

　　多車道、多車輛同時號牌識別

　　車牌識別不是一項孤立的技術(shù)，而是與實際應用結(jié)合緊密，市面上的一些車牌識別技術(shù)將注意力僅僅放在識別率上面，對于多車牌識別能力鮮有提及，而對于智能交通系統(tǒng)的應用，監(jiān)控多車道、畫面中同時出現(xiàn)多個車輛的情況是較為常見的情況，此時就需要系統(tǒng)具備多車道、多輛車同時號牌識別的能力，否則就會漏車、漏識別，其危害不言而喻。

　　充分考慮到系統(tǒng)應用的各種實際情況，針對多車道、多輛車同時號牌識別也進行了專門設(shè)計。不同于其他廠家的機器學習和模式識別等算法，大華采用的是最先進的視覺分析算法，不僅能夠在極短的時間內(nèi)對畫面中的所有車牌實現(xiàn)快速定位、快速識別并輸出識別結(jié)果，而且同樣能夠保證極高的車牌識別率。

　　車牌識別速度快

　　車牌識別速度決定了車牌識別系統(tǒng)是否能夠滿足實時實際應用的要求。一個識別率很高的系統(tǒng)，如果需要幾秒鐘，甚至幾分鐘才能識別出結(jié)果，那么這個系統(tǒng)就會因為滿足不了實際應用中的實時要求而毫無實用意義。

　　大華智能交通攝像機內(nèi)置的車牌識別算法具有極高的識別效率，單車牌識別時間平均在40ms左右，較快的識別速度能夠很好地避免車牌漏識別，同時能夠及時地為其他智能分析應用釋放出更多的系統(tǒng)資源。

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　　車牌識別像素、角度容忍度高

　　大華車牌識別技術(shù)具有較高的識別像素、角度容忍度，識別車牌大小范圍可達到75像素到220像素;支持識別車牌存在一定程度的傾斜，傾斜±15°以內(nèi)都能夠正常識別。對于車牌的大小、車輛出現(xiàn)在畫面中的遠近、偏斜位置具有良好的適應能力，極大地提升了系統(tǒng)的實用性。

　　車牌識別準確率高

　　車牌自動識別軟件為我司自主研發(fā)，具有軟件著作權(quán)證書，采用的車牌識別技術(shù)成熟，廣泛運用于治安卡口、闖紅燈系統(tǒng)、收費站、停車場、測速儀等，在大量的實際工程應用中，車牌識別準確率高，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　車牌自動識別系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已是一項較為成熟的技術(shù)。傳統(tǒng)的車牌識別系統(tǒng)基于模擬標清圖像來進行檢測和識別，由于標清圖像分辨率低，層次感不強且視場較小等原因，導致車牌識別不能達到理想的效果，往往為了達到車牌識別率而需要犧牲車輛全景，因此需要通過兩臺攝像機配合來完成車牌的特寫和車輛全景的記錄，系統(tǒng)復雜度較高。

　　高清技術(shù)的成熟應用，使得車牌自動識別系統(tǒng)也從模擬標清逐步向數(shù)字高清邁進，采用百萬級高清攝像機，并結(jié)合新一代補光技術(shù)，不僅可以清楚抓拍車牌，還可以提供高質(zhì)量的前排司乘人員的面貌圖像，并且可以記錄車輛全貌及車載情況等信息。

　　相信在未來幾年，隨著各地高清智能交通系統(tǒng)的不斷應用建設(shè)，車牌自動識別技術(shù)會逐步向高清化、集成化、智能化發(fā)展，在各個應用系統(tǒng)中，將會不斷發(fā)揮其越來越重要的作用。