高速公路車牌識別及多路徑清分系統分析與研究

段昕

【摘要】 ? ?隨著我國高速公路的不斷發展，其總體線路的復雜性與連續性也在進一步提升，進而形成了相應的網狀結構。在這樣的情況下，不同收費站之間的不同線路會導致車輛通行費用差異較大，而如果進一步提升收費結果的準確度成為相關部門需要思考的問題。基于此，本文對高速公路車牌識別及多路徑清分系統展開研究，從其原理與方法出發，對其設計與配置加以討論，從而不斷提升我國高速公路的發展水平。

【關鍵詞】 ? ?高速公路 ? ?車牌識別 ? ?多路徑清分

引言：

現階段，隨著高速公路的不斷發展，人們對高速公路的關注也在持續提升。在網格化的發展過程中，一方面可以給車輛提供更多的路線選擇，另一方面也可以顯著緩解交通壓力，起到分散車流的作用。與此同時，高速公路的發展也體現出一些問題，其中最為突出的問題在于如何有效開展通行路線確認。因此，相關管理單位應加強對車牌識別以及多路徑清分系統的研究，為提升高速公路的運行水平奠定基礎。

一、高速公路多路徑清分的原理與方法

1.1路徑識別原理

高速公路路徑識別主要借助概率識別、準確識別兩種技術。概率識別技術是建立在交通均衡及非均衡算法基礎上，需根據高速公路實際通行情況建立模型，應用算法與模型完成車輛通行特征分析，實現行駛路線識別與確認。概率識別技術通過技術分析后可獲得車輛大概行駛路線，車輛駕駛員在行駛過程中，通常選擇最小成本、收益最大的通行線路，即運用最少的時間及經濟成本完成通行目標，因此，時間價值導向下的車輛駕駛員通常選擇花費時間最少的線路，因此可根據“最小距離法”確定車輛路徑，若不同線路所涉及的收費存在差異，則可根據目的地及線路所屬公司判定車輛收費情況，根據最優選擇判定車輛行駛路徑，現階段概率識別技術主要包括最大概率法、協商調查法、最小距離法等。準確識別技術則是根據高速公路環狀、網狀結構完成通行車輛的行駛路線確認，可實現精準路徑識別，可在一定程度上規避路線確認模糊的問題，根據現階段準確識別技術發展情況來看，該技術主要包括射頻標識法、標簽識別法、車載設備跟蹤法、移動定位法、土建法、車牌識別法[1]。

1.2路徑識別技術

1.2.1 VLPR車牌照識別技術

近年來圖形識別技術逐漸完善與普及，實現高速公路車輛路徑識別時，可運用VLPR技術完成通行路線確認，該技術的實現需在高速公路出、入口設置并安裝VLPR系統，且實現高速公路節點的全覆蓋，以此準確獲取車輛信息，但受到技術及車輛收費系統功能的限制，應用VLPR車牌照識別技術時，根據安裝位置差異及自動照相機數量不同，主要存在以下VLPR系統：1.“出入口+路段”抓拍;2.“路段+高速公路入口”抓拍+高速公路出口記錄拍照;3.“路段+高速公路出口”抓拍+高速公路入口記錄牌照;4.“路段”抓拍+入口記錄牌照;5.“路段”抓拍+出口記錄牌照;6.僅“路段”抓拍。

VLPR車牌照識別技術的應用成本較高，為保障該技術適用性，應盡可能選用可靠設備，為VLPR系統精準度提供保障，同時應解決數據采集、傳輸、存儲、處理方面的問題，以此保障車輛收費系統順利運行。

1.2.2車載設備定位技術

運用車載設備定位技術完成路徑識別主要依靠GPS裝置及無線裝置，通過GPS定獲取車輛實時位置，在無線裝置輔助下將車輛實時傳輸至數據管理中心，以此完成車輛路徑的確認，該技術存在一定實施難度，主要由于無法實現所有車輛的GPS裝置及無線裝置安裝，且車輛存在跨區域行駛現象，需實現車輛收費系統的全區域覆蓋，因此車載設備定位技術僅可實現統一區域內的車輛狀態識別?，F階段，部分車輛已實現了車載設備定位技術的應用，但實現成本較高，且具有諸多限制，只可用于固定地區車輛的行駛路徑識別。

二、高速公路車牌識別及多路徑清分系統設計

2.1系統設計

在進行VLPR系統設計的過程中，應以車牌識別技術為基礎與支撐，因此應有效在高速公路的關鍵路段設置設置車牌自動識別標識點，還應在收費口處安裝相應的車牌自動識別儀。當車輛經過的時候，儀器可以自動抓取車輛車牌信息，結合標識點獲取的相關內容來提供準確的運行線路。該方案實施的可行性很大程度上是由于車牌號的唯一性，為進一步提升相關線路的準確性，需要在車輛入口的地方完成相關信息的采集。值得注意的是，車輛入口和出口的信息都會被寫入到通行卡當中，因此兩個地方之中只需要安裝一個車牌識別儀就可以完成車輛信息的匹配，并不需要在入口和出口都安裝。在實際展開設計的過程中，出入口處的收費站都會完成車牌識別系統的安裝，進而更加準確地完成車牌信息與通行卡的信息綁定，最大限度地避免偷換通行卡的行為。與此同時，在網絡速度比較快的時候，信息系統的處理能力也會得到顯著提升，這樣在提高識別準確率的基礎上可以更好地獲知車輛的行駛路線，準確完成車輛通行費用的計算。由此也可以進一步看出，該方案的實施需要借助車牌識別信息來完成，因此其識別結果在很大程度上會依賴車牌的正確識別。但實際上，車牌識別的準確性在很大程度上會受到天氣情況、光線情況以及能見度等因素的影響，因此在這部分條件比較差的時候，其車牌識別的準確程度也將會得到大幅度降低，嚴重影響車輛識別系統運行的穩定性。

總的來說，車輛實際路線的確定需要參照標識點、車輛入口處以及車輛出口處三個環節提供的車牌信息。其中，標識點的車牌信息都需要借助網絡設備完成車道的發送與下傳，進而這兩種方案都對高速公路運行網絡的性能提出了較高的要求，因此在網絡性能不滿足的情況下則無法獲取相應的收費計算結果。

2.2系統框架

結合實際運行的情況來看，完整的VLPR系統主要包括前端圖像抓取系統、網絡傳輸系統以及后端管理系統。首先，前端圖像抓取系統主要包括視頻檢測器、高清攝像機等設備，進而有效完成相關信息的獲取。車牌識別系統在運行過程中不僅對車輛圖像捕獲率提出了較高的要求，同時還要求捕獲車牌信息以及司機信息，進而有效為日后的管理活動提供相應的查詢信息。在完成信息獲取之后，系統會將相應的視頻信息進行壓縮，并傳送到后臺管理系統，進而有效實現實時視頻監控。高清攝像機在使用的過程中主要體現出以下幾方面的優勢：第一，具備較高的像素與覆蓋率，不僅可以有效覆蓋兩至三個車道，還可以借助全景圖像拍攝技術有效減少出現錯漏的概率;第二，還可以對車輛、司機和乘客的圖像進行清晰地拍攝，并將圖像保存下來。通常情況下，前端圖像抓取系統會被設置在外場路段，從而不間斷地完成車輛信息采集、處理、保存、傳輸的任務。除此以外，前端圖像抓取系統還可以完成對車輛號牌、車輛顏色以及車輛型號等內容的自動識別，同時通過網絡傳輸軟件將這部分信息傳輸到中心服務器。在需要實施監控的時候，還可以有效完成對視頻信息的解碼和壓縮。

其次是網絡傳輸系統，其主要任務是通過光端機來完成前端系統向后端管理系統的傳輸過程。網絡傳輸系統最主要的數據信息包括視頻信息和檢測數據兩個方面，進而有效借助傳輸控制協議網來實現對相關信息的監控、儲存與檢測[2]。

最后是后端管理系統，前端系統所獲取的信息最后都需要匯總到省中心的后臺管理系統當中，結合現階段的運行情況來看，后臺管理系統可以實現的功能包括車輛信息管理、車流信息記錄、交通情況的反饋、檢測數據的保存以及交通圖像的保存與檢索等。

三、高速公路車牌識別及多路徑清分系統設置

3.1設備選擇與安裝

硬件系統是高速公路車牌識別及多路徑清分系統的運行基礎，直接影響了該系統的運行效率與物質基礎。為進一步提升高速公路車牌識別及多路徑清分系統的運行水平，應充分結合實際運行情況與客觀需求完成硬件配置，進而有效實現軟件與硬件的合理協調。在選擇硬件的時候，不能只是一味選擇性能良好與價格昂貴的，而是應該選擇匹配程度高的，進而促進整體系統運行水平的提升。

另外，由于硬件設備大多需要在室外環境工作，因此在選擇硬件的時候還將其對環境的適應力考慮其中，盡可能地提升硬件運行的穩定性。在進行設備安裝的過程中，需要結合全體路況記錄完成車輛具體行使軌跡的測算，并將其發布到交通網中。值得注意的是，每一個識別點應配備2～3臺識別器，從而實現對相關車輛更為精準的信息獲取。此外，在安裝識別器的時候還可以考慮到相關設備對駕駛人員的干擾，因此在調整好安裝位置的基礎上還應進一步選用一些不太醒目的色調。

3.2硬件部署

在系統硬件的部署上，不同設備所部署的位置與功能也是不同的，前端圖像采集設備的部署主要包括高清攝像機、鏡頭、補光燈控制板等設備，并將這部分設備固定在護罩當中，進而有效完成對相關信息的獲取和傳輸。一般來說，會將護罩安裝在行駛車道的正上方，而高清攝像機則安裝在護罩中。

在正常運行狀態下，一臺高清攝像機可以完全覆蓋3個車道，同時在周圍安裝相應的LED輔助光源進行補光。在實際運行的過程中，光控小板可以對周圍環境的明暗程度進行測算，并有效控制燈光的點亮與熄滅。與此同時，監控室設備主要由高清車牌識別器、數據光端機以及以太網交換機組成，進而通過這部分設備完成對車輛信息的獲取與記錄，最終完成對結算中心的查詢請求。其中，高清車牌識別器的主要任務是完成數字視頻信號的有效處理，進而從其中識別出有效的車輛信息;在完成數據處理的基礎上由以太網完成信息的接收與對外輸出。

結合實際情況來看，通過以太網交換機所發出的車輛信息包括車輛的圖像、車牌二值化圖、車牌識別號碼以及其他的信息，進而有效促進了車輛信息的獲取與識別，為提升高速公路運行水平奠定基礎。

四、結束語

綜上所述，高速公路建設對我國經濟水平的提升起到了至關重要的作用，而落實良好的道路交通系統也就成為了促進經濟發展的重要舉措。但值得注意的是，交通管理部門在進行交通管理的時候同時也面臨著一定問題與挑戰。因此在實際開展管理的過程中，應有效加強高速公路車牌識別及多路徑清分系統的研究，同時不斷提升相關技術的實施水平，從而進一步為建立穩定的高速公路運行系統提供重要保障。

參 ?考 ?文 ?獻

[1]劉偉.ETC門架系統中高清車牌識別與視頻監控的應用[J].交通世界，2020（31）：9-10.

[2]林大岵.基于模糊識別的高速公路交通流數據實時監控方法[J].科技通報，2020，36（08）：65-69.