车牌自动识别系统在高速公路上的应用研究

2011-12-30史望聪

中国新技术新产品 2011年22期

史望聪耿健

（1、西安电子科技大学，陕西西安 710071 2、陕西交通职业技术学院，陕西西安 710018 3、陕西高速公路收费管理中心，陕西西安 710021）

截止2010年底，我国高速公路的通车里程已突破7.4万公里，机动车辆规模及流量大幅度增加，迫切需要高科技的智能交通系统来充实和加强交通管理水平。车牌识别技术在智能交通系统中占有重要位置，这种自动识别技术目前可用于高速公路收费管理系统、高速公路运行管理系统、高速公路查找与违法犯罪行为有关的车辆。

1 车牌自动识别系统概述

车辆牌照是机动车唯一的管理标识符号，在交通管理中具有不可替代的作用，一个完整的车牌自动识别系统应包括车辆检测、图像采集、图像预处理、车牌定位、字符分割、字符识别等工作模块，涉及光学、电器、电子控制、数字图像处理、计算机视觉、人工智能等多项技术。其中，车牌定位、字符分隔、字符识别三大模块是车牌自动识别系统的关键技术。

1.1 车牌定位

车牌定位是从获得的图像中找到车牌区域的位置并进行标记，将车牌区域从复杂的背景中分割出来，使后续的处理仅针对车牌区域进行，是车牌字符识别的前提。首先对采集到的图像进行大范围相关搜索，找到符合汽车牌照特征的若干区域作为候选区，然后对这些侯选区域做进一步分析、评判，最后选定一个最佳区域作为牌照区域，将其从图像中分割出来，同时要考虑车牌倾斜问题。

1.2 字符分割

字符分割是将已提取出的车牌区域分割成单个的字符，其难点在于模糊、断裂和有一定倾斜角度字符的分割。字符分割一般采用垂直投影法。由于字符在垂直方向上的投影必然在字符间或字符内的间隙处取得局部最小值的附近，并且这个位置应满足牌照的字符书写格式、字符、尺寸限制和一些其他条件。利用垂直投影法对复杂环境下的汽车图像中的字符分割有较好的效果。

1.3 字符识别

字符识别是将分割出的单个字符识别出具体的数字、字母或字符，一个系统的好坏很大程度上取决于识别率的高低。字符的识别目前用于车牌字符识别(OCR)中的算法主要有基于模板匹配的OCR算法以及基于人工神经网络的OCR算法。在字符识别过程中，由于实际使用条件存在诸多干扰因素，因此对识别算法提出了很高的要求。

2 车牌识别在高速公路收费管理中的应用

收费系统的主要目的是在保证车辆通畅通行的前提下，最大限度的减少通行费流失。车牌自动识别系统，对车辆换卡倒卡、车型更改以及收费站统计军车和特殊车辆起到尤为重要的作用，大大减少了人工录入车辆信息的时间，又可以及时准确的上报结果。确保高速公路的正常收费业务，提高收费业务水平，更好的为用路人服务。

2.1 换卡、倒卡告警

车辆经过入口处，收费数据、自动识别的牌照号、牌照二值化图片存入到通行卡中。经过出口时，将通行卡上信息和判型结果传人牌照识别器中,由牌照识别器将此信息和识别结果、车辆图像一并打包传入系统中,系统对出入口牌照号、时间、车牌图像进行匹配后；如不符，将产生告警，提醒监控员进行处理。同时发送消息给相应车道控制机，收费员根据提示进行相应处理。

2.2 车型分类

利用车牌自动识别系统，我们把通过车辆的车型信息收集起来，建立车牌库，当车辆通过时，系统会自动查询此车有无在此库中出现，如无，则加入此车信息。如已经存在，则比较车型和本次收费员输入的车型是否一致，如不一致，则产生告警，提醒监控员进行处理。同时发送消息到相应车道，收费员将察看通过车辆的行车本，再次进行分型。

2.3 自动放行，提高通行能力

目前对于免费车(非军警车),收费员都要通过对讲机与监控室的监控员联系确认，处理速度慢,而且也有可能出现舞弊的情况。应用车牌自动识别系统后，当收费员输入免费车类时，系统将自动查询此车是否是免费车类，公务车查询公务车表，军警车根据识别结果进行判断；如不一致，则发出告警，提醒监控员进行处理。

2.4 违章车辆监控

系统中建立如闯关、欠费、逃费车辆等违章车辆黑名单数据库，当车辆通过时，系统自动比较此车是否属于此类车辆，如是，则立即告警。

2.5 交通流数据统计

可以根据车型、车类、时间段等条件实行报表统计，以此实现收费站的科学化管理。

2.6 自动报表功能

提供通行记录、违章记录、处理记录、车流量统计等丰富的报表，监控员无需再用手记录违章情况。

3 车牌自动识别在高速公路运行管理中的应用

以车牌自动识别技术为基础，与其他高科技手段结合，对高速公路交通流状况进行自动监测、自动布控，从而降低交通事故的复发生率，确保交通顺畅。

3.1 交通状况监测

系统对通过检测区域的车辆进行车牌轨迹跟踪，在一定的时间内，检测到该车牌移动的距离较小或长时间没有监测到该车牌，则自动向监控中心报警，提示该路段目前有车辆暂停或堵车。

3.2 超速车辆警示

目前，超速监测主要有超速点测速和区间测速两种，当监测出某辆车超速时，利用车牌自动识别系统自动识别出车牌号码，实现自动构造超速黑名单和自动报警，既实现了处理的即时性（下高速时即可处罚），又大大降低了人工工作量（无需人工判读车牌），同时系统可将采集到的超速车辆的车牌照通过设在高速公路沿线的可变情报板实时发布出去提示违章司机注意，起到警示超速司机的作用。

4 车牌自动识别在高速公路布控中的应用

我国高速公路收费站出入口车道都安装了监控装置，许多高速公路主线已安装了每2km一对的外场监控设施，基本实现路段全程监控。采用车牌自动识别可实现对重点车辆的自动识别，快速报警，管理员可以将交警、公安需要协查的车牌信息等输入黑名单数据库，当前端主机捕获到黑名单上的车牌时，马上报警。同时也可通过对留存的图像、视频中的车辆号牌进行自动的检测识别，当自动检索识别到涉案或违法黑牌机动车辆后自动记录并报警，就可以比较容易地查找到其活动轨迹，实施对犯罪嫌疑人的抓捕。