作為智能交通系統(tǒng)中的重要組成部分之一的車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，目前已被廣泛應(yīng)用于城市道路監(jiān)控、高速公路收費(fèi)與監(jiān)控、小區(qū)與停車(chē)場(chǎng)出入口管理、治安卡口等場(chǎng)合，成為研究的熱點(diǎn)。
車(chē)牌識(shí)別技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)等輔助設(shè)備進(jìn)行的自動(dòng)汽車(chē)牌照自動(dòng)識(shí)別就是在裝備了數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備和計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)等軟硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)對(duì)車(chē)輛圖像的采集，采用先進(jìn)的圖像處理、模式識(shí)別和人工智能技術(shù)。
在圖像中找到車(chē)牌的位置，提取出組成車(chē)牌號(hào)碼的全部字符圖像，再識(shí)別出車(chē)牌中的文字、字母和數(shù)字，最后給出車(chē)牌的真實(shí)號(hào)碼。
一、車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)主要解決的問(wèn)題
車(chē)牌識(shí)別技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登記車(chē)輛“身份”,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種交通場(chǎng)合,對(duì)“平安城市”的建設(shè)有著至關(guān)重要的作。具體概括如下：
1、電子警、察系統(tǒng)
電子警、察系統(tǒng)作為一種抓拍車(chē)輛違章違規(guī)行為的智能系統(tǒng),大大降低了交通管理壓力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和CCD技術(shù)的發(fā)展,目前電子警察系統(tǒng)已經(jīng)是一種純視頻觸發(fā)的高清抓拍系統(tǒng),可以完成多項(xiàng)違章抓拍功能,其中包括違章闖紅燈抓拍功能、違章不按車(chē)道行駛抓拍功能、違章壓線變道抓拍功能、違章壓雙黃線抓拍功能和違章逆行抓拍功能等內(nèi)容。
電子警察自動(dòng)抓拍違章車(chē)輛以及識(shí)別車(chē)牌號(hào)碼,將違法行為記錄在案。電子警察系統(tǒng)大大節(jié)省警力,規(guī)范城市交通秩序,緩解交通擁堵,減少交通事故。
2、卡口系統(tǒng)
卡口系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控路段的機(jī)動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行全天候的圖像抓拍,自動(dòng)識(shí)別車(chē)牌號(hào)碼,通過(guò)專網(wǎng)與卡口系統(tǒng)控制中心的黑名單數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì),當(dāng)發(fā)現(xiàn)結(jié)果相符合時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)向相關(guān)人員發(fā)出警報(bào)信號(hào)。卡口系統(tǒng)記錄的圖像還可以清楚地分辨司乘人員(前排)的面部特征。
3、高速公路收費(fèi)系統(tǒng)
高速公路收費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,當(dāng)車(chē)輛在高速公路收費(fèi)入口站時(shí),系統(tǒng)進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別,保存車(chē)牌信息,當(dāng)車(chē)輛在高速公路收費(fèi)出口站時(shí),系統(tǒng)再次進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別,與進(jìn)入車(chē)輛的車(chē)牌信息進(jìn)行比對(duì),只有進(jìn)站和出站的車(chē)牌一致方可讓車(chē)輛通行,自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)可以有效地提高車(chē)輛的通行效率,并且可以有效地檢測(cè)出逃費(fèi)車(chē)輛。
4、高速公路超速抓拍系統(tǒng)
系統(tǒng)抓拍超速的車(chē)輛和識(shí)別車(chē)牌號(hào)碼,并通過(guò)專網(wǎng)將超速車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)碼傳達(dá)到各出口處罰點(diǎn),各出口處罰點(diǎn)用車(chē)牌識(shí)別設(shè)備對(duì)出口車(chē)輛進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別,與己經(jīng)收到的超速車(chē)輛的號(hào)碼對(duì)比,一旦號(hào)碼相同立即報(bào)警。
5、停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)
當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)時(shí),收費(fèi)系統(tǒng)抓拍車(chē)輛圖片進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別,保存車(chē)輛信息和進(jìn)入時(shí)間,并語(yǔ)音播報(bào)空閑車(chē)位,當(dāng)車(chē)輛離 停車(chē)場(chǎng)時(shí),收費(fèi)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別出該車(chē)的車(chē)牌號(hào)碼和保存車(chē)輛離 的時(shí)間,并在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找該車(chē)的進(jìn)入時(shí)間,計(jì)算出該車(chē)的停車(chē)費(fèi)周,車(chē)主交完費(fèi)用后,收費(fèi)系統(tǒng)自動(dòng)放行。停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理,節(jié)約人力,而且還保證了車(chē)輛停放的安全性。
6、公交車(chē)報(bào)站系統(tǒng)
當(dāng)公交車(chē)進(jìn)入和離開(kāi)公交站臺(tái)時(shí),報(bào)站系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別,然后與數(shù)據(jù)庫(kù)中的車(chē)牌進(jìn)行比對(duì),語(yǔ)音報(bào)讀車(chē)牌結(jié)果和公交線路。綜上所述,車(chē)牌識(shí)別技術(shù)的廣泛應(yīng)用使道路安全、交通通暢、車(chē)輛安全、環(huán)境保護(hù)得到了全面的保障。
二、車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)的基本工作原理及流程
車(chē)牌識(shí)別就是依次實(shí)現(xiàn)汽車(chē)圖像的車(chē)牌定位、車(chē)牌字符分割、車(chē)牌字符識(shí)別算法的過(guò)程。車(chē)牌定位就是把車(chē)牌圖像從含有汽車(chē)和背景的圖像中提取出來(lái)，其輸入的是原始的汽車(chē)圖像，輸出是車(chē)牌圖像。
車(chē)牌的字符分割就是通過(guò)對(duì)車(chē)牌圖像的預(yù)處理、幾何校正等把字符從車(chē)牌圖像中分割出來(lái)，分成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的字符，其輸入是車(chē)牌定位后得到的車(chē)牌圖像，輸出是經(jīng)過(guò)預(yù)處理、幾何校正等后得到的一組單個(gè)的字符圖像，并得到各個(gè)字符的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。字符識(shí)別是依次從單個(gè)字符點(diǎn)陣數(shù)據(jù)中提取字符特征數(shù)據(jù)，并給出識(shí)別結(jié)果。
車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)采用高度模塊化的設(shè)計(jì)，將車(chē)牌識(shí)別過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)各自作為一個(gè)獨(dú)立的模塊。
1、車(chē)輛檢測(cè)跟蹤模塊
車(chē)輛檢測(cè)跟蹤模塊主要對(duì)視頻流進(jìn)行分析，判斷其中車(chē)輛的位置，對(duì)圖像中的車(chē)輛進(jìn)行跟蹤，并在車(chē)輛位置最佳時(shí)刻，記錄該車(chē)輛的特寫(xiě)圖片，由于加入了跟蹤模塊，系統(tǒng)能夠很好地克服各種外界的干擾，使得到更加合理的識(shí)別結(jié)果，可以檢測(cè)無(wú)牌車(chē)輛并輸出結(jié)果。
2、車(chē)牌定位模塊
車(chē)牌定位模塊是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，是后續(xù)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確性對(duì)整體系統(tǒng)性能的影響巨大。車(chē)牌系統(tǒng)完全摒棄了以往的算法思路，實(shí)現(xiàn)了一種完全基于學(xué)習(xí)的多種特征融合的車(chē)牌定位新算法，適用于各種復(fù)雜的背景環(huán)境和不同的攝像角度。
3、車(chē)牌矯正及精定位模塊
由于受拍攝條件的限制，圖像中的車(chē)牌總不可避免存在一定的傾斜，需要一個(gè)矯正和精定位環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)一步提高車(chē)牌圖像的質(zhì)量，為切分和識(shí)別模塊做準(zhǔn)備。使用精心設(shè)計(jì)的快速圖像處理濾波器，不僅計(jì)算快速，而且利用的是車(chē)牌的整體信息，避免了局部噪聲帶來(lái)的影響。使用該算法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是通過(guò)對(duì)多個(gè)中間結(jié)果的分析還可以對(duì)車(chē)牌進(jìn)行精定位，進(jìn)一步減少非車(chē)牌區(qū)域的影響。
4、車(chē)牌切分模塊
車(chē)牌系統(tǒng)的車(chē)牌切分模塊利用了車(chē)牌文字的灰度、顏色、邊緣分布等各種特征，能較好地抑制車(chē)牌周?chē)渌肼暤挠绊懀⒛苋萑桃欢▋A斜角度的車(chē)牌。這一算法有利于類似移動(dòng)式稽查這種車(chē)牌圖像噪聲較大的應(yīng)用。
5、車(chē)牌識(shí)別模塊
在車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)中，通常采用多種識(shí)別模型相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別，構(gòu)建一種層次化的字符識(shí)別流程，可有效地提高字符識(shí)別的正確率。另一方面，在字符識(shí)別之前，使用計(jì)算機(jī)智能算法對(duì)字符圖像進(jìn)行前期處理，不僅可盡可能保留圖像信息，而且可提高圖像質(zhì)量，提高相似字符的可區(qū)分性，保證字符識(shí)別的可靠性。
6、車(chē)牌識(shí)別結(jié)果決策模塊
識(shí)別結(jié)果決策模塊，具體地說(shuō)，決策模塊利用一個(gè)車(chē)牌經(jīng)過(guò)視野的過(guò)程留下的歷史記錄，對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行智能化的決策。其通過(guò)計(jì)算觀測(cè)幀數(shù)、識(shí)別結(jié)果穩(wěn)定性、軌跡穩(wěn)定性、速度穩(wěn)定性、平均可信度和相似度等度量值得到該車(chē)牌的綜合可信度評(píng)價(jià)，從而決定是繼續(xù)跟蹤該車(chē)牌，還是輸出識(shí)別結(jié)果，或是拒絕該結(jié)果。這種方法綜合利用了所有幀的信息，減少了以往基于單幅圖像的識(shí)別算法所帶來(lái)的偶然性錯(cuò)誤，大大提高了系統(tǒng)的識(shí)別率和識(shí)別結(jié)果的正確性和可靠性。
7、車(chē)牌跟蹤模塊
車(chē)牌跟蹤模塊記錄下車(chē)輛行駛過(guò)程中每一幀中該車(chē)車(chē)牌的位置以及外觀、識(shí)別結(jié)果、可信度等各種歷史信息。由于車(chē)牌跟蹤模塊采用了具有一定容錯(cuò)能力的運(yùn)動(dòng)模型和更新模型，使得那些被短時(shí)間遮擋或瞬間模糊的車(chē)牌仍能被正確地跟蹤和預(yù)測(cè)，較后只輸出一個(gè)識(shí)別結(jié)果。
