汽車牌照識別系統(tǒng)發(fā)展幾年來，已得到很多用戶的青睞，并在較大范圍內(nèi)使用。本文就以其應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，為讀者詳細(xì)介紹汽車牌照識別技術(shù)的主要內(nèi)容，希望給讀者一點(diǎn)參考。

        根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《JT-T604-2004汽車號牌視頻自動識別系統(tǒng)》的定義，汽車牌照識別器是用來對車輛號牌進(jìn)行圖像抓拍、分析識別，最終輸出車輛號牌信息的系統(tǒng)。

        汽車牌照識別器采用包含智能補(bǔ)光技術(shù)的專用成像系統(tǒng)，其基于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對抓拍的車牌圖像進(jìn)行分析，通過定位、旋轉(zhuǎn)、校正、分割、識別等過程，自動識別汽車牌照。

汽車牌照識別技術(shù)介紹
        汽車牌照識別系統(tǒng)主要包括觸發(fā)模塊、成像模塊、識別模塊、通信模塊和應(yīng)用模塊五部分。其中成像模塊、識別模塊是汽車牌照識別系統(tǒng)的關(guān)鍵，組成結(jié)構(gòu)參見圖1汽車牌照識別系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖1   汽車牌照識別系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖

        觸發(fā)模塊：自動檢測車輛在指定區(qū)域的存在，常用的觸發(fā)方式有線圈觸發(fā)、視頻觸發(fā)、紅外觸發(fā)、雷達(dá)觸發(fā)、激光觸發(fā)。目前，收費(fèi)系統(tǒng)中使用最多的觸發(fā)方式為線圈觸發(fā)。

        成像模塊：用成像控制和補(bǔ)光技術(shù)，使得攝像機(jī)全天候成像清晰。

        定向反射與自然光相結(jié)合的識別原理，提高了牌照識別率和定位率。定位率高，則識別率也高。攝像機(jī)成像控制技術(shù)和智能補(bǔ)光技術(shù)，確保了成像質(zhì)量，使得不受大燈和光線明暗的影響，成像清晰、識別率高。

        識別模塊：其用于抓拍車輛圖像，采用圖像處理和模式識別技術(shù)對抓拍的圖像分析、識別，識別過程參見圖2。

圖2   識別模塊過程示意圖

        通信模塊：根據(jù)通信協(xié)議，識別模塊跟與之相連的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

        應(yīng)用模塊：根據(jù)車輛信息化管理的需要，對車輛相關(guān)信息進(jìn)行存儲、查詢、分析等，以達(dá)到應(yīng)用的目的。[nextpage]

汽車牌照識別系統(tǒng)應(yīng)用范圍
        汽車牌照識別系統(tǒng)近幾年發(fā)展火熱，在各地已經(jīng)有實(shí)際的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍主要在城市交通管理、高速公路收費(fèi)管理、公路超限治理、其它應(yīng)用等四個方面，下面分別進(jìn)行闡述。

城市交通管理
1、治安卡口
        近年來，隨著各地“平安城市”項(xiàng)目的大量應(yīng)用，治安卡口系統(tǒng)也成為當(dāng)前國家“平安城市”項(xiàng)目的主要內(nèi)容。
治安卡口系統(tǒng)要滿足刑偵、經(jīng)偵、禁毒、治安、國安、交警各業(yè)務(wù)部門的實(shí)際需求，提供可供實(shí)戰(zhàn)的應(yīng)用功能，真正成為公安管理部門的有力武器。

        治安卡口大多設(shè)置在道路的路段上，部分設(shè)置在公路收費(fèi)站收費(fèi)車道上，其治安卡口系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)組成架構(gòu)可參考圖3治安卡口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖3   治安卡口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2、違章闖紅燈抓拍系統(tǒng)
        汽車牌照識別系統(tǒng)也常被安裝在交通路口，俗稱電子警察系統(tǒng)，其由最初簡單的闖紅燈抓拍被演變?yōu)楝F(xiàn)在的卡口記錄功能和視頻觸發(fā)、抓拍多項(xiàng)違章內(nèi)容的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，包括超速行駛、違章壓黃線、禁區(qū)停車、逆行、測速、黑名單報(bào)警等多項(xiàng)內(nèi)容，電子警察系統(tǒng)組成架構(gòu)和功能可參見圖4。

圖4   電子警察處理系統(tǒng)功能分布圖

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3、移動查車系統(tǒng)
        汽車牌照識別系統(tǒng)可安裝在移動車輛中，其既不受氣候、場地的影響，又機(jī)動靈活、取證方便，可在道路中任意位置進(jìn)行識別過往車輛的車牌信息，是流動的治安卡口。

4、旅行時間等交通信息發(fā)布系統(tǒng)
        隨著城市交通智能化的深入，智能交通系統(tǒng)（ITS）正向信息服務(wù)方向發(fā)展。目前的ITS系統(tǒng)要求實(shí)時采集、及時發(fā)布道路交通信息。使道路使用者通過情報(bào)板，能夠隨時了解從甲地到乙地間的運(yùn)行時間、運(yùn)行速度、堵塞長度等。另外，通過車內(nèi)廣播和路側(cè)廣播可以了解到各個路口的信息。如果安裝了車載終端，這些信息還會自動轉(zhuǎn)換為文字。

5、擁擠收費(fèi)系統(tǒng)
        最近，上海、廣州等大城市宣布將根據(jù)市場需求和道路容量，研究更加完善的調(diào)控措施和合理的機(jī)動車總量規(guī)模，在適當(dāng)?shù)臅r候推行“道路擁擠收費(fèi)”。

        上海將選擇部分市中心區(qū)域限制私車在特定時段行駛，從而擴(kuò)大公交車的路權(quán)，提高公交車的速度。據(jù)預(yù)測，在實(shí)行“擁擠收費(fèi)”的區(qū)域內(nèi)，交通量有望降低10%到20%，平均車速將提高15%到25%。

        新加坡、倫敦等城市已經(jīng)實(shí)行交通擁擠區(qū)收費(fèi)，倫敦的擁擠收費(fèi)系統(tǒng)就采用車牌識別技術(shù)。擁擠收費(fèi)系統(tǒng)架構(gòu)及功能可參見圖5。

圖5   基于車牌識別技術(shù)的擁擠收費(fèi)系統(tǒng)

        車牌識別技術(shù)應(yīng)用于城市道路擁擠收費(fèi)系統(tǒng)不需要安裝任何車載設(shè)備，可以減少一大筆初期投資，但擁擠收費(fèi)系統(tǒng)對車牌識別的準(zhǔn)度要求非常高。

高速公路收費(fèi)管理
1、聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)
        在目前的收費(fèi)系統(tǒng)中存在著一些問題：如司機(jī)之間換卡等，造成通行費(fèi)流失；收費(fèi)員作弊降車型，造成通行費(fèi)流失；收費(fèi)員手輸車牌，工作量大，且容易出錯；免費(fèi)車、黑名單車沒有信息化管理。、

        系統(tǒng)在出入口車道安裝汽車牌照識別器，可以解決上述問題，防止司機(jī)之間換卡，避免通行費(fèi)流失；輔助車型分類，自動建立車牌與車型一一對應(yīng)的車型庫，防止車型降檔；車牌信息自動識別，收費(fèi)員校核，避免出錯；建立免費(fèi)車輛數(shù)據(jù)庫，只有免費(fèi)車輛數(shù)據(jù)庫中的車輛才能免費(fèi)放行；建立黑名單車輛數(shù)據(jù)庫，當(dāng)黑名單車輛通過出口的時候，系統(tǒng)會自動報(bào)警，提示進(jìn)行相關(guān)處理。聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)組成架構(gòu)及聯(lián)網(wǎng)方式參見圖6。

圖6   聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)汽車牌照識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

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2、多路徑識別拆分帳系統(tǒng)
        在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)中，都面臨著多路徑識別及結(jié)算問題。在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)環(huán)境下，不可避免地存在有高速公路環(huán)路情況，即車輛可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)由一點(diǎn)出發(fā)通過不同的線路到達(dá)目的地。在投資主體多元化的路網(wǎng)環(huán)境下，路徑識別不僅僅涉及對每一通行車輛如何計(jì)算通行費(fèi)，同時還要考慮將收入的通行費(fèi)拆分給哪個收費(fèi)單位的問題，通行費(fèi)的拆分直接關(guān)系到各條高速公路的合法利益。

        為了解決以上問題，在高速公路路網(wǎng)內(nèi)的所有收費(fèi)站入口車道、出口車道安裝汽車牌照識別器；在多義性路徑的關(guān)鍵點(diǎn)上安裝門架式汽車牌照識別系統(tǒng)。系統(tǒng)最大限度地發(fā)揮車牌識別的作用，為路徑識別提供專業(yè)、實(shí)用的管理決策和服務(wù)信息，大大提高收費(fèi)效率與監(jiān)管水平，圖7展示了多路徑識別拆分帳系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)及各部分功能。

圖7   多路徑識別拆分帳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

公路超限治理
1、超限檢測站快速檢測系統(tǒng)
        貨運(yùn)車輛經(jīng)過公路治超站時，經(jīng)常因?yàn)闄z測過程復(fù)雜而造成堵車。公路治超檢測站大部分還采用人工輸錄方式，平均每檢測一輛貨運(yùn)車輛需要2-3分鐘時間，一些交通流量大的治超站常常發(fā)生堵車現(xiàn)象。

        在安裝了車牌自動識別系統(tǒng)后，被檢測車輛的車牌號、載重量等要素將被自動輸入到電腦，省去了人工輸錄的過程，每檢測一輛貨車只需要10秒鐘，大大節(jié)省了檢測時間，提高了工作效率及執(zhí)法的透明度。[nextpage]

2、高速預(yù)檢稱重系統(tǒng)
        在車流量大、車道多、車速快的公路上，安裝高速預(yù)檢稱重系統(tǒng)，對在行車道上正常行駛的載貨車輛進(jìn)行重量預(yù)檢測，如有車輛超過系統(tǒng)設(shè)定的限載值，則該車輛的車牌照號碼及車輛圖像、檢測數(shù)據(jù)等，都被傳輸?shù)角胺降闹卫沓蕹d執(zhí)法站內(nèi)；而經(jīng)高速預(yù)檢系統(tǒng)預(yù)檢測，裝載符合規(guī)定的車輛則正常行駛，無須進(jìn)入執(zhí)法站內(nèi)。

        高低速結(jié)合動態(tài)稱重系統(tǒng)，是在車流量大、車道多、車速快的公路上，治理超限超載的一個良好的解決方案，它具有檢測效率高，檢測針對性強(qiáng)的特點(diǎn)，既減輕了執(zhí)法站內(nèi)低速稱重的檢測壓力，又保證了公路交通不會因執(zhí)法檢測而導(dǎo)致?lián)矶隆?/P>

其它
1、停車場、單位出入口車輛管理
        如何保障車輛停泊的安全，這是一直困擾停車場管理者的難題?，F(xiàn)行的解決方法是：進(jìn)場發(fā)卡、出場核對?？ǖ暮藢Ψ謨蓚€方面來進(jìn)行，入場身份核對依靠電腦進(jìn)行，而人車相符性的核對則由保安員進(jìn)行。靠人的記憶力和責(zé)任心來識別、處理。存在的問題是：由于人的記憶力和責(zé)任心因人不同而不同，因此在實(shí)際工作中是否出錯會因人而異，而且每換新人必須重新培訓(xùn)。

        在出入口車道了安裝汽車牌照識別器即可以解決上述問題。車牌信息自動識別；自動建立車牌與身份卡一一對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)車輛出場時，系統(tǒng)會自動核對，防止無入場身份的人開車出場和有入場身份的人開別人的車出場；建立免費(fèi)車輛數(shù)據(jù)庫，只有免費(fèi)車輛數(shù)據(jù)庫中的車輛才能免費(fèi)放行；建立黑名單車輛數(shù)據(jù)庫，當(dāng)黑名單車輛通過出口的時候，系統(tǒng)會自動報(bào)警，提示進(jìn)行相關(guān)處理。

2、車管所機(jī)動車檢測線
        機(jī)動車自動檢測系統(tǒng)配置汽車牌照識別系統(tǒng)，自動化程度進(jìn)一步提高，明顯縮短檢測總時間，減少待檢車輛排隊(duì)長度，獲得了明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

汽車牌照識別系統(tǒng)發(fā)展趨勢
         發(fā)展趨勢具體表現(xiàn)在以下方面：
·視頻圖像處理由工控機(jī)向DSP再向智能相機(jī)，機(jī)內(nèi)部集成了高速DSP處理芯片方向發(fā)展；視頻圖像傳輸將由圖像數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)胶蠖酥鳈C(jī)發(fā)展為圖像采集、識別處理、數(shù)據(jù)存儲等工作全部在相機(jī)內(nèi)部進(jìn)行，即將高清攝像機(jī)的圖像采集、處理、存貯、通訊一體化；
·車牌識別軟件不斷更新，準(zhǔn)確率提高到98%，識別車牌類型不斷增加，可以識別農(nóng)用車牌、民航車牌、境外車牌等特殊車牌；
·監(jiān)控范圍從機(jī)動車車牌擴(kuò)展到車身特征、司乘人員特征；
·以車身顏色識別為代表的視頻檢測技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用；
·補(bǔ)光方式由恒定照明向閃光燈再向LED燈發(fā)展；
·車輛檢測方式由環(huán)行線圈檢測發(fā)展為視頻檢測；
·車輛測速范圍和精度不斷提高，由線圈測速向視頻輔助測速發(fā)展；
·車牌識別由單次抓拍識別發(fā)展為視頻流多次識別；
·注重環(huán)保節(jié)能，降低對駕駛?cè)说挠绊懀?BR>·車牌識別更專業(yè)、設(shè)備維護(hù)更便捷，售后服務(wù)更專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面更廣。[nextpage]

汽車牌照識別系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用
        本文結(jié)合以往的成功案例，將介紹在汽車牌照識別系統(tǒng)中的新技術(shù)應(yīng)用。
1、高性能嵌入式處理系統(tǒng)
        傳統(tǒng)的高清系統(tǒng)中，系統(tǒng)將相機(jī)拍的圖片發(fā)送給工控機(jī)等處理系統(tǒng)進(jìn)行識別處理和存儲等操作，這樣對傳輸和處理設(shè)備的要求非常高，很難達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理能力要求。

        新的智能高清攝像機(jī)嵌入式處理方案能有效解決上述問題。每個車道配置一臺200萬像素智能高清攝像機(jī)，分辨率高達(dá)1600×1200像素，負(fù)責(zé)車輛前排司乘人員面部特征捕獲、牌照自動識別和車身顏色的自動識別等工作，并將處理結(jié)果通過以太網(wǎng)發(fā)送給智能高清攝像機(jī)終端服務(wù)器。

        終端服務(wù)器采用嵌入式linux專用系統(tǒng)，負(fù)責(zé)車輛通行信息的接收存儲和上傳，同時用戶可通過終端服務(wù)器查看管理所有前端設(shè)備，每臺智能高清攝像機(jī)終端服務(wù)器可同時連接多達(dá)20臺智能高清攝像機(jī)，極大提高系統(tǒng)處理性能。

2、圖像采集處理一體化設(shè)計(jì)
        智能高清攝像機(jī)內(nèi)部集成工業(yè)級逐行掃描CCD和高速DSP芯片，獨(dú)立完成整個圖像抓拍、車牌識別、車身顏色識別、車速獲取等功能，車輛信息獲取完成后由結(jié)果裝配與通訊模塊打包通過以太網(wǎng)上傳終端服務(wù)器，增強(qiáng)系統(tǒng)處理能力，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰簡潔，擴(kuò)展方便。

3、反饋控制的全天候高清晰成像
        整個成像系統(tǒng)是一個由智能高清攝像機(jī)、智能補(bǔ)光燈和成像控制軟件組成的精密系統(tǒng)，它們之間的有序配合和反饋控制使得白天和晚上抓拍的車輛圖像清晰度高，確保車身、車牌和車輛前排司乘人員面部特征都清晰可辨。

        系統(tǒng)綜合了車輛前擋風(fēng)玻璃對光線的反射特性、貼膜情況、環(huán)境光線照射情況，采用了特殊的鏡頭、專門的成像控制策略和補(bǔ)光方式，同時安排了合理的設(shè)備布設(shè)方式，使得系統(tǒng)全天候?qū)Ω黝愜囆投寄苡行Ы鉀Q前擋風(fēng)玻璃反光和強(qiáng)光直射等問題，確保車身、車牌和車輛前排司乘人員面部特征都清晰可辨。

4、車身顏色識別
        可自動對車身顏色的深淺和10種常見車身顏色進(jìn)行識別，為公安稽查和刑偵案件偵破提供了科技新手段。

        系統(tǒng)可自動區(qū)分出車輛為深色車輛還是淺色車輛；并識別出10種常見車身顏色，包括白色、銀色、灰色（含灰與銀灰）、黑色、紅色（含紅與暗紅）、深藍(lán)色、藍(lán)色（含藍(lán)和青）、黃色（含金黃和黃）、綠色（含綠和暗綠）、褐色（含淺褐和褐），10種顏色以外的顏色（含花色車輛）屬于其它顏色。

        深淺分類準(zhǔn)確率不小于80%；10種常見車身顏色識別準(zhǔn)確率不小于60%。

5、視頻輔助觸發(fā)、輔助測速
        采用視頻觸發(fā)作為輔助觸發(fā)，在線圈觸發(fā)失效的情況下，能夠在較短的時間內(nèi)報(bào)警，同時取代線圈進(jìn)行觸發(fā)工作。這樣，用戶可以在第一時間得到故障信息，在問題解決前仍然可以有效監(jiān)控道路運(yùn)行狀況，可以做到無間斷的監(jiān)控和及時的反應(yīng)。

6、前端、后端獨(dú)立的專有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        采用兩個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即終端服務(wù)器與智能高清攝像機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)和終端服務(wù)器與中心之間的網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立。這樣可以減少對公安網(wǎng)IP地址的占用，監(jiān)測點(diǎn)內(nèi)的設(shè)備增加或IP變更更加方便，網(wǎng)絡(luò)安全性也大大提高。

結(jié)語
        新一代基于高清智能工業(yè)相機(jī)的一體化汽車牌照識別系統(tǒng)將在智能交通領(lǐng)域和城市安防領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，并將在各類應(yīng)用中，展現(xiàn)出其先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢。