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车牌识别技术的组成及运用


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车牌识别技术的组成及运用
一套完整的车牌识别系统主要由三大部分组成, 包括前端路口采集识别控制部分、 网络传输 部分和中心管理部分。 虽然车牌识别系统已在各个道路、 停车场管理等方面发挥着重要的作 用,但其发展至今,在使用过程中,仍有一些问题需要解决。 车牌识别技术组成 其前端路口控制系统包括采集单元、补光单元、触发单元、识别控制单元等部分。天津 天地伟业数码科技有限公司交通平安城市部产品总监孙涛解释说,当触发单元检测到车辆 时,即发送信息给采集单元,其会随即对车辆进行捕捉抓拍和辨识,并形成可上传的识别信 息,包括车辆牌照号、牌照颜色、字符及车型、车辆颜色,有的系统还可包括车辆前排乘座 人员的特征状况等。 1、采集单元 采集单元主要是指前端摄像机, 因道路环境较为复杂, 其所使用的摄像机比一般监控用 的摄像机要求高很多。据海湾叶继主分析,现在照车牌的摄像机主要使用在出入口、高速公 路和城市道路上。 因室外环境非常复杂, 高低温、 雨雪、 烟雾等的影响易造成车牌无法辨识, 甚至中午强光照射等,都有可能因为摄像机快门、进光量,以及其他功能无法适当配合而不 能将车牌清晰地辨识出来。 正是由于一系列因素的影响,车牌识别用摄像机不仅需要动态范围宽、低照度等,还要 求具备强光抑制功能,此项功能主要是为了解决在夜间环境光照不足而又缺少补光的条件 下, 因车牌周边汽车强光灯照射而导致车牌部分曝光不足, 出现车牌模糊或根本无法辨识的 情况。 神州数码叶韶光表示, 现在道路监控中使用的摄像机分标清与高清两种, 其中高清摄像 机一般为百万像素 IP 摄像机,甚至有的是 300 万或 500 万像素的高清摄像机,1 台高清摄 像机可代替多台标清摄像机,并同时可监看多个车道,甚至可看清驾驶员的面部等。但因其 采用 CMOS 传感器,低照度性能差,夜晚效果不佳,而标清摄像机虽然清晰度不如高清摄 像机,但夜间低照度效果却高于高清摄像机,这样就会大大提升夜晚的识别率。但不可否认 的是,高清摄像机已成为未来的一个应用方向。 “除此之外,夜间十字路口闯红灯抓拍系统对摄像机要求也很高。由于夜间周边环境较 暗,红绿灯的亮度比周边环境亮很多,摄像机会默认为亮度信号,从而无法表现出真实的颜 色,使红绿灯的颜色无法看清楚,尤其是红灯与黄灯。”神州数码叶韶光表示。针对此种情 况,神州数码 AMPON 独创的红绿灯辨识技术,可针对亮度区域独立处理色彩,从而确保 红绿灯颜色真实。现在红绿灯抓拍系统已经成为“平安城市”项目的重要组成部分,因此在 其产品中预设电子快门技术, 可同时满足车牌抓拍和道路治安监控的需求, 避免普通摄像机 单一快门速度导致出现环境亮度和高速运动车辆在抓拍上的矛盾。

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2、补光单元 在夜间光线不足的情况下,仅靠摄像机技术仍无法清楚地辨识到满足要求的车牌信息 (车牌颜色、字符等),通常都还会安装补光灯,以获取清晰的车辆信息。上海博康虞正华表 示, 这些补光单元是与摄像机配套的, 传统使用的是常明灯, 但此种灯耗电量大, 不够环保, 现在已改为闪光灯和 LED 灯。但由于闪光灯会给驾驶员开车带来影响,因此交管部门已开 始禁止使用,而 LED 灯则属于较新的技术,较为环保,且光亮度也足够,已逐步发展成为 主流。补光灯在夜间主要与摄像机配合进行抓拍,以在夜间光线不足的情况下,抓拍到的车 牌及包括车牌颜色、 车牌字符, 甚至车辆颜色及前排驶乘人员面部特征等, 使图像较为清晰, 以备存储。 3、触发单元 车牌识别系统的触发单元主要是用来检测车辆是否抵达抓拍区域。汉王的蒋辉解释说: “如在高速公路上安装车牌识别系统时, 当触发单元检测到车辆已驶达抓拍区域时, 即发送 信号给摄像机进行抓拍,摄像机将抓拍的信息发送给识别单元。”目前主要使用的触发方式 有地感线圈型车辆检测器、雷达测速,以及视频触发等方式。 其中地感线圈是在需抓拍的道路适当位置埋一个线圈, 当车辆压过线圈时, 车辆检测器 检侧到线圈的感应信号,随即发送信号给主机,控制摄像机进行抓拍。深圳景阳科技股份有 限公司国内营销技术总监任勇表示, 此种地感线圈型车辆检测器技术较成熟, 目前使用较多, 准确率也较高,可达到 95%以上的抓拍精度,且抓拍位置固定,使得车辆识别率也很高。 缺点是施工时会破坏路面,且线圈寿命受外界环境影响较大,会出现老化或断裂等情况。 而视频触发方式,是在主机画面上设定一个虚拟的线圈,当有车辆进入虚拟线圈时,主 机判断即进行抓拍。其优点是不需要埋设线圈,大大减少了施工工程量,方便安装。但其存 在判断准确率稍低的问题,尤其是夜间光线黑暗,没有良好的补光时,会使捕获率及识别率 大大降低。 雷达检测是采用雷达控制器发射的无线电波来检测车辆是否进入抓拍区,从而控制抓 拍。该技术还被主要用来检测车辆速度,包括超速、限速等情况。景阳任勇解释,雷达使用 无线电波,并采用区间测速的方式,在高速公路上设置两个区间点,通过计算车辆进出此区 域的时间来计算车辆的速度,以判断其是否超速。 比较各种车辆检测触发抓拍的方式, 天地伟业苏涛表示, 线圈与雷达是属于硬件触发方 式,通过硬件触发进行抓拍,由识别单元(其内嵌识别软件)对抓拍的图片进行识别,其不但 识别正确率高, 还能有效节省系统的资源占用情况;而视频触发方式虽然施工安装方便灵活, 但其需将采集的每一帧图片进行软件识别,对资源的开销占用开销大,且易受环境影响,触 发精度很难达到硬件触发的精度,虽可设定多种抓拍规则,但在“捕获率、识别率”这些硬 性指标上很难超过硬件外触发的系统”。“且目前视频触发还无统一标准,技术还欠成熟, 易出现误报、漏报情况。”汉王蒋辉也补充解释道。

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4、识别控制单元 识别控制单元其实是一台能适用于恶劣环境运行的嵌入式工控机,其内嵌识别控制软 件,要实现触发检测、摄像机抓拍控制、车牌识别和网络上传等多项功能。当触发单元检测 到车辆驶入抓拍区域时, 即发送信号给识别控制单元, 进而由识别控制单元去控制摄像机进 行抓拍, 摄像机便将抓拍到的信息发送给识别控制单元。 随后识别控制单元对抓拍的信息进 行处理,即对抓拍的图片进行分析和识别,其中最主要是车牌识别。识别其一般包括车牌定 位,车牌切分,二值化和最终的字符识别等。有的算法还会有图像校正,阴影处理等。现在 的车牌识别系统还会引入了目标跟踪技术, 并且引入颜色识别、 车型识别、 车标识别技术等。 识别控制单元将识别后的车牌信息打成数据包, 通过网络传送到上位管理计算机。 如果 系统没有外触发装置,采用视频软触发方式,其除需增加视频软触发软件外,其它功能模块 应该说与硬件触发相同。 本文介绍的车牌识别系统是基于从抓拍到完成识别和上传都基于前端设备的系统, 即完 整地包括采集单元、补光单元、触发单元、识别控制单元,这也是目前较多见的系统组成方 式。但也有的车牌识别系统前端只完成抓拍,即只包含采集单元、补光单元、触发单元,并 将抓拍的信息上传管理中心,而由管理中心来完成车牌识别工作。 基于前端设备识别或基于控制中心识别, 二种方式的优劣之分目前尚未见厂商和用户的 详细评述,相信随着应用的深入会有一个说法。 车牌识别技术应用问题 摄像机技术有待提高 各个摄像机厂家虽针对道路监控研发出相应的产品, 并特别针对交通的特殊要求进行改 进。但由于道路监控中,摄像机长期处于室外,受环境因素影响较大,因此不仅要求其清晰 度高,还要求适应性强。神州数码叶韶光举例说,应用在卡口车牌识别的使用环境相对较复 杂,有的是国道,有的是省道,有的是县道,而不同的使用环境车辆的行驶速度不同,这对 摄像机的快门速度设定要求就较高, 不仅要便于使用者安装调试, 还要求快门速度设定更加 准确,以适应不同的使用场所。针对此方面应用,神州数码 AMPON 推出的摄像机设计有 Traffic 交通专用功能,可针对不同道路的使用场合,通过固定模式来确定快门速度,简化使 用者的调试工作。而快门速度细分,也可适用于更多的场合。 另一方面值得注意的是,北方冬天的雨雪及大雾天气时有发生,在这种情况下,道路监 控摄像机的清晰度就会存在很大问题, 因此不少厂家设计了透雾功能。 但神州数码叶韶光表 示,现在市面上出现的多为黑白透雾功能,但此种会损失掉车牌的颜色。因此神州数码 AMPON 特别研发了彩色透雾,通过特有的侦测电路,自动侦测画面中的灰度雾像数据,针 对有雾画面进行独特的处理,实时调整图形的动态范围曲线,强化色彩还原度,提供更为真 实的监控画面。

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高清晰但带来其它问题 目前的智能交通系统已从标清系统逐步过渡到高清系统, 高清系统的优势不言而喻, 但 天地伟业孙涛则认为, 高清图片由于图片覆盖面广, 可能会同时在图片中出现多个车牌的识 别问题。但更为重要的是,高清数据量过大,不仅会出现处理速度过慢的问题,还会因对资 源占用需求过大难以实现高清视频流识别, 这些都是车牌识别系统在高清系统中面临的新问 题。 破损污旧车牌识别难度较大 车牌在使用几年之后, 难免会出现污染和磨损等现象, 而在路面上行驶的车辆也很难保 证都是标准干净的车牌,因此在实际环境中,面对破损污旧的车牌,如何提高车牌识别系统 的识别能力也是实际需要解决的问题。 汉王蒋辉举例说, 如在山西、 陕西等长期拉煤的车辆, 由于较脏, 会将车牌挡住一部分, 或还有故意挡住车牌。针对这种情况,车牌识别系统是无法识别的,因为它仅是一项对已有 图像的识别技术, 并不包含有透视能力, 因此如何在视频流中既有干扰又有污损的情况下定 位和识别车牌,是目前车牌识别系统需要进一步完善和发展的。 北京文安何茂林表示, 针对这方面问题目前解决的方法是, 要提高车牌识别系统的识别 率,目前主要采用的方法是,在视频流中首先对车体进行判断,随后对车牌进行初定位,并 进行判断,在对车牌进行精确定位后,通过算法对车牌进行字符和数字识别,以得到车牌的 信息。但此种方式主要取决于算法的精确度,因此算法的好坏是至关重要的。 更多资料请登陆:www.chemao.com.cn

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