近年來，利用計算機(jī)視覺分析等先進(jìn)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效、安全的智能交通已成為交通、治安管理的主要發(fā)展方向，而車牌識別是整個智能交通及治安管理大平臺建設(shè)重要的基礎(chǔ)技術(shù)，這項技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各個相關(guān)領(lǐng)域，本文針對當(dāng)前熱門的高清智能車牌識別系統(tǒng)進(jìn)行簡要分析，希望讀者喜歡。

        隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車保有量急劇地增長，對交通、治安管理的要求也日益提高，利用計算機(jī)視覺分析等先進(jìn)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效、安全的智能交通已成為交通、治安管理的主要發(fā)展方向，而車牌識別是整個智能交通及治安管理大平臺建設(shè)重要的基礎(chǔ)技術(shù)，這項技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各個相關(guān)領(lǐng)域，如治安卡口系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、旅行時間系統(tǒng)、區(qū)間測速系統(tǒng)、套牌車檢測系統(tǒng)、車輛區(qū)域關(guān)聯(lián)性查詢分析系統(tǒng)、跟車關(guān)聯(lián)性查詢分析系統(tǒng)等。另外在公路收費(fèi)、停車管理、交通誘導(dǎo)、交通執(zhí)法、車輛調(diào)度、交通參數(shù)采集等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)前熱點(diǎn)
        車牌識別系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已成為一項較為成熟的技術(shù)，總結(jié)來看，系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn)出以下幾個明顯的熱點(diǎn)和趨勢。

高清晰
        傳統(tǒng)車牌識別系統(tǒng)，采用模擬標(biāo)清成像技術(shù)，分辨率最大為768×576，像素數(shù)不足。模擬系統(tǒng)線性成像面臨圖像層次感不強(qiáng)、對比度差等問題，同時由于分辨率的限制，模擬標(biāo)清攝像機(jī)抓拍的圖像視場小，為保證車牌抓拍的分辨率往往要犧牲車輛全景，從而導(dǎo)致無法清晰地抓拍前排人員的面部特征及乘坐狀況，直接結(jié)果是對如刑偵、治安等業(yè)務(wù)部門要求追查套牌車輛、黑名單車輛、肇事車輛的司機(jī)面貌等顯得無能為力。

        采用高清晰攝像機(jī)成像技術(shù)（通常為140萬或200萬像素，更高分辨率的高清晰攝像機(jī)也已出現(xiàn)），并結(jié)合新一代補(bǔ)光技術(shù)，對車輛及人像抓拍的圖像質(zhì)量大大提高，不僅可以清晰抓拍車牌，還可以提供高質(zhì)量的前排司乘人員的面貌圖像，并且可以記錄車輛全貌及車載情況等信息，從而滿足了刑偵、治安、交警等多個業(yè)務(wù)部門的需求。此外，采用200萬或者更高像素的攝像機(jī)，一個攝像機(jī)可以抓拍2-3車道，系統(tǒng)建設(shè)效率也明顯提高。因此，高清晰的車牌識別系統(tǒng)，包括治安卡口系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)等，已成為當(dāng)前發(fā)展的一個熱點(diǎn)。

高智能
傳統(tǒng)的車牌識別系統(tǒng)以記錄機(jī)動車輛和識別車牌為主，主要服務(wù)于交通管理應(yīng)用。當(dāng)前的車牌識別系統(tǒng)在業(yè)務(wù)應(yīng)用上已經(jīng)超越了單一的交通管理而服務(wù)于多個業(yè)務(wù)部門，而高智能的識別技術(shù)能讓這些部門的應(yīng)用成為可能。

        通過智能分析和目標(biāo)跟蹤技術(shù)，抓拍對象已不僅局限于機(jī)動車，且擴(kuò)展至非機(jī)動車和行人等，更好地服務(wù)公安應(yīng)用；
·通過計算機(jī)視覺技術(shù)，不僅可識別車牌號，同時可識別車身顏色、行人衣服主體顏色、車輛類型（貨車、大巴、中巴、小型貨車等）、車標(biāo)（廠商標(biāo)志）等，使檢索查詢更方便，更迅捷。

視頻檢測觸發(fā)
        在車牌檢測技術(shù)上，傳統(tǒng)的車牌識別系統(tǒng)采用線圈觸發(fā)為主，其優(yōu)點(diǎn)是原理簡單，捕獲率高。但是敷設(shè)線圈需要一定的施工量，維修或安裝需中斷交通，破壞路面，線圈也有易老化的問題，同時線圈易被重型車輛、路面修理等損壞，在實(shí)際使用中有種種不足之處。此外，線圈觸發(fā)系統(tǒng)因?qū)Ψ菣C(jī)動車和行人無觸發(fā)效果，故“抓拍”效果不佳。

        另一種常用的觸發(fā)技術(shù)是視頻檢測技術(shù)，基本原理是采用計算機(jī)視覺技術(shù)和目標(biāo)跟蹤技術(shù)來分析視頻流，檢測出其中的運(yùn)動目標(biāo)而實(shí)現(xiàn)抓拍。視頻檢測觸發(fā)方式主要優(yōu)點(diǎn)是不需外部觸發(fā)源，系統(tǒng)安裝維護(hù)簡單。目前最新的視頻檢測技術(shù)對于機(jī)動車、非機(jī)動車、行人等各種捕獲目標(biāo)已達(dá)到極高的圖像有效率（>99%）。因此，采用純視頻檢測觸發(fā)的系統(tǒng)或采用線圈檢測和視頻檢測雙觸發(fā)的系統(tǒng)，已成為當(dāng)前主要發(fā)展方向。而視頻分析技術(shù)，使系統(tǒng)功能進(jìn)一步擴(kuò)展，使得事件檢測、行為分析成為可能。[nextpage]

系統(tǒng)原理
        車牌識別系統(tǒng)主要包括高清攝像機(jī)、鏡頭、補(bǔ)光燈、車牌識別器、傳輸系統(tǒng)、中心應(yīng)用系統(tǒng)等組成。有的系統(tǒng)還需要外部觸發(fā)單元，如地感線圈+車輛檢測器或雷達(dá)檢測等。車牌識別系統(tǒng)主要是通過對抓拍的圖片進(jìn)行分析以識別車牌。根據(jù)采用的觸發(fā)方式不同，如果采用外觸發(fā)，例如線圈或者雷達(dá)觸發(fā)，則對觸發(fā)瞬間抓拍到的圖像進(jìn)行分析以識別車牌。如果采用視頻檢測方式，則對采集的視頻以每秒25幀的幀率分析以識別車牌。
車牌識別算法一般有以下主要步驟：

圖1  典型的車牌識別系統(tǒng)示意圖

        車牌定位，車牌切分，二值化和最終的字符識別等。此外，成熟的算法一般還有傾斜校正、陰影處理等特殊處理技術(shù)。新一代的車牌識別系統(tǒng)還引入了目標(biāo)跟蹤技術(shù)以抓拍非機(jī)動車和行人等目標(biāo)，并且引入顏色識別技術(shù)、車型識別技術(shù)、車標(biāo)識別技術(shù)等。

典型應(yīng)用
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        下面介紹一個典型的車牌識別系統(tǒng)，它可以分為前端信息采集系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、中心管理應(yīng)用系統(tǒng)三大部分，如圖1所示。

1、前端信息采集系統(tǒng)
        前端信息采集系統(tǒng)主要由視頻檢測器、高清攝像機(jī)、輔助照明設(shè)備及設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施等組成，此系統(tǒng)采用視頻檢測觸發(fā)的方式，不需要外部觸發(fā)單元。

        高清車牌識別系統(tǒng)對運(yùn)動狀態(tài)的目標(biāo)不但要有高速圖像捕獲率，還必須要抓拍到清晰的圖像（車牌、前排司乘人員、行人），作為事后查詢、特征搜索和取證的重要依據(jù)。為此，采用200萬像素的高清晰攝像機(jī)和配套的高清鏡頭（能滿足200萬像素高清晰攝像機(jī)要求的鏡頭），一臺高清晰攝像機(jī)可抓拍兩個機(jī)動車道的車輛并兼顧相鄰車道的交叉，同時提供全景照片，徹底解決跨線漏車問題，清楚記錄車輛圖像，同時還可以清晰地顯示前排司乘人員的面貌和行人特征，充分體現(xiàn)高清系統(tǒng)的優(yōu)勢。

        前端信息采集系統(tǒng)安裝在外場路段，通過采集控制軟件實(shí)現(xiàn)全天候不間斷地采集機(jī)動車、前排司乘人員、非機(jī)動車和行人的圖像信息，并具有處理、存儲、通信等功能，對于采集的機(jī)動車圖像實(shí)現(xiàn)號牌、顏色、車型等特征的自動識別等功能，所有信息在前端視頻檢測器內(nèi)進(jìn)行存儲，并由專用通信軟件將獲取的所有信息實(shí)時上傳給指揮中心。

        以一個單側(cè)斷面（單向四條車道）為例，前端設(shè)備安裝示意圖如圖2所示。

圖2   前端設(shè)備安裝布置示意圖

2、通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)
        高清車牌識別系統(tǒng)其前端信息傳輸采用具有交換功能的以太網(wǎng)光端機(jī)。一個雙向斷面的數(shù)據(jù)信息包括4路高清視頻（如需要）和4路車牌識別數(shù)據(jù)。每路高清視頻帶寬為6-12Mbps，檢測數(shù)據(jù)帶寬隨車流量變化以及發(fā)生事件數(shù)量而不同，按照每車道每秒高峰車流量為0.5輛估算（即每小時高峰流量7200輛），每條車道拍攝兩張圖片，每路車輛信息占用帶寬約為4.5Mbps。一個雙向斷面總帶寬最大約為17M×4=68M，（每路最大12M+4.5M=16.5M，取整數(shù)上限為17M），選用8端口100M以太網(wǎng)光端機(jī)完全可以滿足信息傳輸需求。

圖3   行車軌跡跟蹤功能示意圖

圖4   車型特征搜索功能示意圖

圖5  車身顏色搜索功能示意圖

       所有高清視頻及檢測數(shù)據(jù)在中心統(tǒng)一接入系統(tǒng)專用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、存儲和檢測應(yīng)用。[nextpage]

3、中心管理應(yīng)用系統(tǒng)
        中心管理應(yīng)用系統(tǒng)，通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接收前端視頻檢測器傳來的各類檢測數(shù)據(jù)，在指揮中心實(shí)現(xiàn)車牌識別數(shù)據(jù)管理、黑名單管理、交通事件管理、交通流數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)存儲及圖像智能特征搜索等綜合應(yīng)用。

圖6-1  機(jī)動車圖像

圖6-2  車牌圖像

圖6-3  人臉圖像

圖6-4  車標(biāo)圖像

圖6-5  非機(jī)動車圖像

圖6-6  人特征圖像

圖7 機(jī)動車和非機(jī)動車亂行、非正常運(yùn)動圖像

        前端信息采集系統(tǒng)的主要功能包括：
·對機(jī)動車道及非機(jī)動車道，24小時采集途經(jīng)的監(jiān)控目標(biāo)（機(jī)動車、前排司乘人員、非機(jī)動車、行人），提供高清晰圖像。采集的典型圖像如組圖3所示（圖6-1-圖6-6）；
·自動識別車牌號碼、顏色、結(jié)構(gòu)、車身顏色、車輛類型、非機(jī)動車及行人衣服主體顏色等；
·獲取機(jī)動車和非機(jī)動車亂行、非正常運(yùn)動的圖像信息，如圖7；
·具有布控、撤控及各種交通信息統(tǒng)計功能和各種系統(tǒng)管理功能等。

        應(yīng)用業(yè)務(wù)功能包括各種系統(tǒng)管理、應(yīng)用管理、設(shè)備維護(hù)功能等。
        擴(kuò)展業(yè)務(wù)功能主要包括統(tǒng)一布控報警、行車軌跡跟蹤、跟車關(guān)聯(lián)性分析、套牌車輛檢測、車輛區(qū)域關(guān)聯(lián)性分析等（圖3顯示的是行車軌跡跟蹤功能）。
        特征搜索業(yè)務(wù)功能：除常見的按照時間、地點(diǎn)、車牌號等方式搜索外，系統(tǒng)還可按照車型、車身顏色等特征搜索，大大提高了搜索效率（圖4為車型特征搜索功能，圖5是車身顏色搜索功能）。

結(jié)語
優(yōu)秀的高清視頻車牌識別系統(tǒng)的建設(shè)，可達(dá)到有效地檢測和記錄各路段過往的機(jī)動車輛、非機(jī)動車輛和行人的目的，有效協(xié)助相關(guān)單位查究違法違章車輛和人員，為偵破刑事案件提供相關(guān)證據(jù)，提升了道路交通的管理效果?？梢灶A(yù)期，隨著視頻檢測技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)應(yīng)用的不斷拓展，高清視頻車牌識別系統(tǒng)將發(fā)揮出越來越重要的作用。