车牌识别技术在高速公路收费系统中的应用

辽宁省高速公路管理局东陵管理处 李俊国 陈博

车牌识别技术在高速公路收费系统中的应用

辽宁省高速公路管理局东陵管理处 李俊国 陈博

我国高速公路发展迅速，形成了规模不等的联网收费系统。在系统运行中，面临着一些共同的问题，主要有费源流失严重，路网内路径多义性。解决这些问题最有效的方法是在高速公路路网内的所有收费站出入口车道以及多义性路径的互通立交等关键标志点上安装车牌自动识别设备，从而确定车辆是否具有作弊嫌疑及车辆行驶路径，达到防止费源流失、增强系统效率的功效。

一、车牌识别技术设备的工作原理

高速公路联网收费系统建立在附加车牌信息（车牌号和二值化图）的IC卡和车辆信息数据库上。通过车辆携带的附加车牌信息的IC卡和车辆信息数据库对比匹配确认车辆信息合法性和行驶路径，这样可防止费源流失，实现收费额按行驶路径拆分的目的。可以建立车辆车牌信息数据库。在车辆首次通过高速公路后，系统将自动将车辆的车型、车类、车种等信息写入数据库。当车辆再次驶入高速时，系统会根据车牌信息自动将收费员输入的车型、车类、车种等信息和数据库中的信息进行比较。这样可以防止针对减免车辆的舞弊现象。同时，在数据库中建立黑名单车信息库，根据车牌信息在数据库中查询车辆信息，并作出适当处理。

二、车牌识别技术设备的工作流程

联网高速公路车牌识别技术设备主要分为2大类：第一种是出入口车牌识别设备，用于识别、对比出入口车牌信息；第二种是标志点车牌识别设备，用于确定车辆行驶路径。

1．出入口流程。出入口车牌识别设备安装于收费车道，主要包括车辆图像识别采集单元即抓拍单元、识别单元、补光单元。由车道抓拍线圈触发抓拍单元，抓拍单元采集车辆图像传至识别单元，识别单元识别图像获得车牌信息将这些数据传至车道控制机。入口控制机将车辆牌照号及车牌二值化图写入IC卡，同时通过网络将入口车道的车辆信息依次上传至收费站、收费分中心和路网收费中心。出口车道控制机将识别设备上传的车牌信息与IC卡内的车牌信息进行比对。如果车牌信息比对错误，收费软件将入口车牌二值化图与出口车牌二值化图进行匹配，如匹配失败，则自动弹出车辆的二值化图进行人工比对；如确认车、卡不匹配，则报警并通过网络调入口图像取证予以确认。

2．标志点流程。标志点车牌识别设备安装在多义性路径的互通立交等关键路段门架上，其工作单元分工和车辆信息获取过程与车道识别设备相同。标志点自动识别的车牌号码、车牌二值化图、车辆图片等数据上传至路网收费中心数据库，通过数据库匹配确定车辆行驶路径。

三、车牌识别技术设备应用与实现

联网高速公路车牌识别设备按功能主要分为4大类：第一类是防止费源流失，第二类是便于管理和数据统计，第三类是确定车辆行驶路径，第四类是防止IC卡的流失。

1．防止费源流失。

（1）防止倒换卡。在入口处，车道控制机将车牌信息写入IC卡后，由司机携带IC卡到出口。在出口处，车道控制机自动比对出入口的车辆信息，如确认车、卡不匹配，则报警并通过网络调出入口图像取证予以确认。

（2）辅助辨别车型。系统在数据库中建立车牌号和车型对应表。当车首次通过时，监控程序将该车的车牌号和收费员判定的车型存入数据库中。当该车再次通过，系统发现收费员判定的车型和数据库中的车型不符时，则自动报警，提醒收费员和监控员。收费员根据车辆行车本重新判定车型，监控员对收费员判定过程进行稽查，并更新数据库。

（3）免费管理车。系统建立免费车辆数据库，只有车牌号与数据库中的信息匹配时才能免费放行。当收费员判定车辆为免费车时，系统将自动查询此车是否是免费车。

（4）黑名单管理。黑名单车辆管理的实现原理与免费车管理一样，都是建立黑名单数据库。当黑名单车辆通过车道时，系统会自动报警，提示收费员和监控员进行处理。黑名单车辆数据库需由具有相应权限的人进行添加、修改、删除等操作。

2．便于管理和数据统计。

（1）实时监控。车辆通过出入口时，车道上的图像、车牌号、车型等信息实时上传至数据库中，并在监控平台界面上直观显示。

（2）收费数据统计。系统可根据选定的车型、车类、时间段等不同条件生成各种车流量统计报表，为提高收费管理水平提供依据。

3．确定车辆行驶路径。系统以识别的出口车牌号码为检索条件，通过网络查询该车经过的收费站入口以及各标志点的时间，从而确定其行驶路径。

4．防止IC卡流失。在收费系统中每一张IC卡拥有唯一的编号，因此根据车牌识别的结果，收费系统可以查询出长期未回收的卡在哪辆车上，并可以把该车列为黑名单。

基于车牌识别技术设备的收费系统是一种完全智能化的收费模式，能有效解决费源流失以及路网内路径多义性等问题，提高公路运营及管理效率，在现今高速公路收费系统中得到了广泛应用。同时，该模式可与人工收费模式、ETC收费模式以及MTC收费模式结合使用，具有很强的兼容性。