电子警察抓拍系统设计

(长安大学 陕西 西安 710064)

电子警察抓拍系统设计

文芳

(长安大学陕西西安710064)

本文提出了一套电子警察系统开发方案，包括前端软硬件设计、车牌识别软件设计。试验表明该方法是有效的、可行的、与传统使用单一算法相比较，该方法大大提高了车牌识别系统的正确率。

智能交通系统；电子警察；车辆检测；车牌识别

一、电子警察系统组成

(一)电子警察的组成。交通违法抓拍系统也称为“电子警察系统”。电子警察系统通常是由车辆检测、信息采集、图像处理及信息传输等部分组成。

1.车辆检测部分。前端检测模块为智能交通系统提供原始数据，因此它是电子警察系统中必不可少的部分。地感线圈检测检器具有响应速度快，抗干扰能力强，测速精度高，可进行大小车区分功能开发等优点，且地感线圈技术比较成熟，因此得到了广泛使用。

2.图像采集部分。在电子警察系统中负责将采集到的模拟视频图像进行数字化，一般采用多路视频图像采集卡。该模块将模拟视频图像经过一系列处理后变成数字视频图像。

3.图像处理部分。事实上，应包括控制主机和系统应用软件两部分，在系统中起控制、图像识别、存储与管理的作用。车牌识别软件是图像模糊识别的主要部分，一般包括图像预处理、车牌定位、车牌校正、字符切割、字符识别、等功能模块。图像识别率的高低则几乎决定了系统技术水平和智能化程度的高低。

4.信息传输部分。信息传输包括远程和本地传输两部分，可在系统中进行信息传递和信息交换。远程传输其作用是实现系统远程监控、维护、报警以及信息共享与利用的功能。本地传输部分主要有网络信号线、检测信号线、视频信号线、网卡以及交换机等。

二、电子警察系统总体设计

(一)抓拍系统硬件总体设计。由信号灯检测板检测到的红绿灯信号需要先转化成串口数据然后传送至路口工控机，摄像机记录的视频数据可直接传输至路口工控机，车辆检测模块也需要将线圈信号首先转化为串口数据然后传送至路口工控机。

(二)网络传输系统设计。在电子警察系统中，前端抓拍系统采集到的有效车牌图片需要经过网络传输系统传送至中心端子系统，经过车牌识别后提取违章车辆信息，并作为违章处罚的有效证据。网络传输单元从功能上划分又可分为FTP上传模块、中心通讯模块、数据处理模块[1]。

主要功能是将接收到的图片上传至FTP服务器。FTP上传程序描述：首先尝试连接FTP服务器，如果连接失败则等待一段时间后重新连接，连接成功则根据输入的相关图片参数在FTP服务器上建立相应的目录并定位到该目录，目录创建成功开始上传图片，如果上传失败，则判断图片是否存在，如果不存在则取下一张图片上传，如果图片存在，则认为FTP已经断开，重新连接FTP直至连接成功后再开始上传图片。

三、图像抓拍及车牌识别实现方式

(一)抓拍系统软件结构设计。整个视频电子警察系统的软件分为3个组成部分，即前端抓拍软件，传输软件，后台管理软件。前端抓拍软件的功能比较复杂，它可同时接收红绿灯串口数据和线圈串口数据，判断车辆是否违章。如果车辆违章，则对违章车辆抓拍1张特写图片和3张全景图片。同时也可以对车辆进行违章录像。

(二)抓拍系统软件功能设计。可以捕获交叉口四个方向的违章车辆；可在不阻碍车辆行驶的情况下，抓拍监控范围内的违章车辆；在具有正常抓拍功能的前提下，可对监控范围进行全天候录像；对于闯红灯违章车辆需抓拍4张图片，其中包括一张特写图和三张全景图；可以同时对四个方向的八个相位的红绿灯进行检测；具备计算被测车辆的速度的功能。

(三)抓拍系统的实现。当车辆经过埋设在路面的环形线圈时，将导致环形线圈的磁通量的变化，磁通量的变化又导致线圈的电感值变化。电感值的变化，使得车辆检测器的LC振荡电路变化。车检器通过精确检测LC振荡电路变化可以准确判断是否有车辆经过。一旦检测到车辆进出线圈，车辆检测器就会给控制器输出相应信号[2]

四、车牌识别

车牌识别作为电子警察系统的一个重要组成部分，融合了图像处理与模式识别技术，通常，车牌识别过程分为图像预处理、车牌定位、车牌校正、字符分割和字符识别五个部分。

(一)车牌定位及车牌校正。载入车牌图像，将彩色图像转换为黑白并显示。采用canny算子识别强度图像中的边界，输出图像边缘对图像实施腐蚀平滑处理并删除二值图像的小对象。

(二)字符分割。字符分割是从车牌图像中分离出组成车牌号码的单个字符图像，便于以后进行字符识别彩色车牌图像进行灰度转换、二值化、均值滤波、腐蚀膨胀处理，处理后如图。

图4.1 车牌处理后图像

图4.2 符分割图

(三)字符识别。利用模板匹配法进行字符识别，处理后图像如图。

图4.3 字符识别图

由于车牌字符中的个别英文字母与阿拉伯数字具有相似的结构特征，投影点的欧氏距离相差较小，因此，需要对部分相似字符的识别结果进行优化识别，并将优化结果作为最终识别结果输出。例如：

数字0与8利用数字0与8的“空心”个数进行区分。数字0从上到下只有一个空心，而数字8从上到下有两个空心。因此，可以将数字 0与8 区分开数字6与9利用数字6与9的“空心”区域分别位于图像的中下部与中上部的特点，可以将其区分开。

(四)实验结果与总结。本文对车牌图片进行了MATLAB仿真测试。从实验运行结果来看，该系统可以准确地完成车牌的定位与分割、字符的分割与识别，达到了预期的目的。本文采用基于MATLAB的车牌识别系统与传统的编程语言系统相比，语言简单易懂，便于仿真，明显缩短了开发周期，且操作简单、方便、数据存储安全。实际应用中车牌识别系统的识别率还会受到车牌大小、角度、图片清晰度等因素的影响，车牌识别系统还需要不断的进行完善，提高系统的普适性。

[1]郑文征.视频检测式违章抓拍系统.广东技术师范学院学报.2004(6):44-46

[2]Witold Pedlycz,George Vukovich.Logic-oriented fuzzy clustering[J].Pattern Recognition Letters,2002(23):1515-1527.

[3]杨立刚，张兴会，李兰友.车牌照字符倾斜校正方法的研究[J].仪器仪表学报，2004,4(s4):96-698.

文芳(1992-)，女，汉族，硕士，长安大学，研究方向：图像处理。