車牌自動識別系統在高速公路上的應用研究

史望聰 耿 健

（1、西安電子科技大學，陜西 西安 710071 2、陜西交通職業技術學院，陜西 西安 710018 3、陜西高速公路收費管理中心，陜西 西安 710021）

截止2010年底，我國高速公路的通車里程已突破7.4萬公里，機動車輛規模及流量大幅度增加，迫切需要高科技的智能交通系統來充實和加強交通管理水平。車牌識別技術在智能交通系統中占有重要位置，這種自動識別技術目前可用于高速公路收費管理系統、高速公路運行管理系統、高速公路查找與違法犯罪行為有關的車輛。

1 車牌自動識別系統概述

車輛牌照是機動車唯一的管理標識符號，在交通管理中具有不可替代的作用，一個完整的車牌自動識別系統應包括車輛檢測、圖像采集、圖像預處理、車牌定位、字符分割、字符識別等工作模塊，涉及光學、電器、電子控制、數字圖像處理、計算機視覺、人工智能等多項技術。其中，車牌定位、字符分隔、字符識別三大模塊是車牌自動識別系統的關鍵技術。

1.1 車牌定位

車牌定位是從獲得的圖像中找到車牌區域的位置并進行標記，將車牌區域從復雜的背景中分割出來，使后續的處理僅針對車牌區域進行，是車牌字符識別的前提。首先對采集到的圖像進行大范圍相關搜索，找到符合汽車牌照特征的若干區域作為候選區，然后對這些侯選區域做進一步分析、評判，最后選定一個最佳區域作為牌照區域，將其從圖像中分割出來，同時要考慮車牌傾斜問題。

1.2 字符分割

字符分割是將已提取出的車牌區域分割成單個的字符，其難點在于模糊、斷裂和有一定傾斜角度字符的分割。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間或字符內的間隙處取得局部最小值的附近，并且這個位置應滿足牌照的字符書寫格式、字符、尺寸限制和一些其他條件。利用垂直投影法對復雜環境下的汽車圖像中的字符分割有較好的效果。

1.3 字符識別

字符識別是將分割出的單個字符識別出具體的數字、字母或字符，一個系統的好壞很大程度上取決于識別率的高低。字符的識別目前用于車牌字符識別(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經網絡的OCR算法。在字符識別過程中，由于實際使用條件存在諸多干擾因素，因此對識別算法提出了很高的要求。

2 車牌識別在高速公路收費管理中的應用

收費系統的主要目的是在保證車輛通暢通行的前提下，最大限度的減少通行費流失。車牌自動識別系統，對車輛換卡倒卡、車型更改以及收費站統計軍車和特殊車輛起到尤為重要的作用，大大減少了人工錄入車輛信息的時間，又可以及時準確的上報結果。確保高速公路的正常收費業務，提高收費業務水平，更好的為用路人服務。

2.1 換卡、倒卡告警

車輛經過入口處，收費數據、自動識別的牌照號、牌照二值化圖片存入到通行卡中。經過出口時，將通行卡上信息和判型結果傳人牌照識別器中,由牌照識別器將此信息和識別結果、車輛圖像一并打包傳入系統中,系統對出入口牌照號、時間、車牌圖像進行匹配后；如不符，將產生告警，提醒監控員進行處理。同時發送消息給相應車道控制機，收費員根據提示進行相應處理。

2.2 車型分類

利用車牌自動識別系統，我們把通過車輛的車型信息收集起來，建立車牌庫，當車輛通過時，系統會自動查詢此車有無在此庫中出現，如無，則加入此車信息。如已經存在，則比較車型和本次收費員輸入的車型是否一致，如不一致，則產生告警，提醒監控員進行處理。同時發送消息到相應車道，收費員將察看通過車輛的行車本，再次進行分型。

2.3 自動放行，提高通行能力

目前對于免費車(非軍警車),收費員都要通過對講機與監控室的監控員聯系確認，處理速度慢,而且也有可能出現舞弊的情況。應用車牌自動識別系統后，當收費員輸入免費車類時，系統將自動查詢此車是否是免費車類，公務車查詢公務車表，軍警車根據識別結果進行判斷；如不一致，則發出告警，提醒監控員進行處理。

2.4 違章車輛監控

系統中建立如闖關、欠費、逃費車輛等違章車輛黑名單數據庫，當車輛通過時，系統自動比較此車是否屬于此類車輛，如是，則立即告警。

2.5 交通流數據統計

可以根據車型、車類、時間段等條件實行報表統計，以此實現收費站的科學化管理。

2.6 自動報表功能

提供通行記錄、違章記錄、處理記錄、車流量統計等豐富的報表，監控員無需再用手記錄違章情況。

3 車牌自動識別在高速公路運行管理中的應用

以車牌自動識別技術為基礎，與其他高科技手段結合，對高速公路交通流狀況進行自動監測、自動布控，從而降低交通事故的復發生率，確保交通順暢。

3.1 交通狀況監測

系統對通過檢測區域的車輛進行車牌軌跡跟蹤，在一定的時間內，檢測到該車牌移動的距離較小或長時間沒有監測到該車牌，則自動向監控中心報警，提示該路段目前有車輛暫停或堵車。

3.2 超速車輛警示

目前，超速監測主要有超速點測速和區間測速兩種，當監測出某輛車超速時，利用車牌自動識別系統自動識別出車牌號碼，實現自動構造超速黑名單和自動報警，既實現了處理的即時性（下高速時即可處罰），又大大降低了人工工作量（無需人工判讀車牌），同時系統可將采集到的超速車輛的車牌照通過設在高速公路沿線的可變情報板實時發布出去提示違章司機注意，起到警示超速司機的作用。

4 車牌自動識別在高速公路布控中的應用

我國高速公路收費站出入口車道都安裝了監控裝置，許多高速公路主線已安裝了每2km一對的外場監控設施，基本實現路段全程監控。采用車牌自動識別可實現對重點車輛的自動識別，快速報警，管理員可以將交警、公安需要協查的車牌信息等輸入黑名單數據庫，當前端主機捕獲到黑名單上的車牌時，馬上報警。同時也可通過對留存的圖像、視頻中的車輛號牌進行自動的檢測識別，當自動檢索識別到涉案或違法黑牌機動車輛后自動記錄并報警，就可以比較容易地查找到其活動軌跡，實施對犯罪嫌疑人的抓捕。

5 結束語

由于自然環境變化，人為因素，目前車牌識別率達不到100%，相信在不遠的將來，隨著技術的進步，圖像視覺科技的發展，未來的車牌識別技術將會更加的智能化，在交通領域內的應用也更加廣闊。

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