識(shí)別流程
牌照自動(dòng)識(shí)別是一項(xiàng)利用車(chē)輛的動(dòng)態(tài)視頻或靜態(tài)圖像進(jìn)行牌照號(hào)碼、牌照顏色自動(dòng)識(shí)別的模式識(shí)別技術(shù)。其硬件基礎(chǔ)一般包括觸發(fā)設(shè)備（監(jiān)測(cè)車(chē)輛是否進(jìn)入視野）、攝像設(shè)備、照明設(shè)備、圖像采集設(shè)備、識(shí)別車(chē)牌號(hào)碼的處理機(jī)（如計(jì)算機(jī)）等，其軟件核心包括車(chē)牌定位算法、車(chē)牌字符分割算法和光學(xué)字符識(shí)別算法等。某些車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)還具有通過(guò)視頻圖像判斷是否有車(chē)的功能稱(chēng)之為視頻車(chē)輛檢測(cè)。一個(gè)完整的車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)包括車(chē)輛檢測(cè)、圖像采集、車(chē)牌識(shí)別等幾部分(如圖1所示)。當(dāng)車(chē)輛檢測(cè)部分檢測(cè)到車(chē)輛到達(dá)時(shí)觸發(fā)圖像采集單元，采集當(dāng)前的視頻圖像。車(chē)牌識(shí)別單元對(duì)圖像進(jìn)行處理，定位出牌照位置，再將牌照中的字符分割出來(lái)進(jìn)行識(shí)別，然后組成牌照號(hào)碼輸出。
車(chē)輛檢測(cè)
車(chē)輛檢測(cè)可以采用埋地線圈檢測(cè)、紅外檢測(cè)、雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)、視頻檢測(cè)等多種方式。采用視頻檢測(cè)可以避免破壞路面、不必附加外部檢測(cè)設(shè)備、不需矯正觸發(fā)位置、節(jié)省開(kāi)支，而且更適合移動(dòng)式、便攜式應(yīng)用的要求。
系統(tǒng)進(jìn)行視頻車(chē)輛檢測(cè)，需要具備很高的處理速度并采用優(yōu)秀的算法，在基本不丟幀的情況下實(shí)現(xiàn)圖像采集、處理。若處理速度慢，則導(dǎo)致丟幀，使系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)到行駛速度較快的車(chē)輛，同時(shí)也難以保證在有利于識(shí)別的位置開(kāi)始識(shí)別處理，影響系統(tǒng)識(shí)別率。因此，將視頻車(chē)輛檢測(cè)與牌照自動(dòng)識(shí)別相結(jié)合具備一定的技術(shù)難度。
號(hào)碼識(shí)別
車(chē)牌識(shí)別過(guò)程中，牌照顏色的識(shí)別依據(jù)算法不同，可能在上述不同步驟實(shí)現(xiàn)，通常與車(chē)牌識(shí)別互相配合、互相驗(yàn)證。
為了進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別，需要以下幾個(gè)基本的步驟：
1、牌照定位，定位圖片中的牌照位置
自然環(huán)境下，汽車(chē)圖像背景復(fù)雜、光照不均勻，如何在自然背景中準(zhǔn)確地確定牌照區(qū)域是整個(gè)識(shí)別過(guò)程的關(guān)鍵。首先對(duì)采集到的視頻圖像進(jìn)行大范圍相關(guān)搜索，找到符合汽車(chē)牌照特征的若干區(qū)域作為候選區(qū)，然后對(duì)這些侯選區(qū)域做進(jìn)一步分析、評(píng)判，最后選定一個(gè)較佳的區(qū)域作為牌照區(qū)域，并將其從圖像中分離出來(lái)。
2、牌照字符分割，把牌照中的字符分割出來(lái)
完成牌照區(qū)域的定位后，再將牌照區(qū)域分割成單個(gè)字符，然后進(jìn)行識(shí)別。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(nèi)的間隙處取得局部最小值的附近，并且這個(gè)位置應(yīng)滿足牌照的字符書(shū)寫(xiě)格式、字符、尺寸限制和一些其他條件。利用垂直投影法對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的汽車(chē)圖像中的字符分割有較好的效果。
3、牌照字符識(shí)別，把分割好的字符進(jìn)行識(shí)別，最終組成牌照號(hào)碼
主要有基于模板匹配算法和基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法?；谀０迤ヅ渌惴ㄊ紫葘⒎指詈蟮淖址祷⑵涑叽绱笮】s放為字符數(shù)據(jù)庫(kù)中模板的大小，然后與所有的模板進(jìn)行匹配，選擇較佳匹配作為結(jié)果?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法有兩種：一種是先對(duì)字符進(jìn)行特征提取，然后用所獲得特征來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分配器；另一種方法是直接把圖像輸入網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)特征提取直至識(shí)別出結(jié)果。
實(shí)際應(yīng)用中，車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別率還與牌照質(zhì)量和拍攝質(zhì)量密切相關(guān)。牌照質(zhì)量會(huì)受到各種因素的影響，如生銹、污損、油漆剝落、字體褪色、牌照被遮擋、牌照傾斜、高亮反光、多牌照、假牌照等等；實(shí)際拍攝過(guò)程也會(huì)受到環(huán)境亮度、拍攝方式、車(chē)輛速度等等因素的影響。這些影響因素不同程度上降低了車(chē)牌識(shí)別的識(shí)別率，也正是車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)的困難和挑戰(zhàn)所在。為了提高識(shí)別率，除了不斷地完善識(shí)別算法還應(yīng)該想辦法克服各種光照條件，使采集到的圖像最利于識(shí)別。
車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)原理
車(chē)牌識(shí)別云臺(tái)攝像機(jī)通過(guò)光抑制屏蔽，電子快門(mén)調(diào)節(jié)，寬動(dòng)態(tài)功能等來(lái)實(shí)現(xiàn)抓拍車(chē)牌：
強(qiáng)光屏蔽
在低照度彩色攝像機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)軟件的功能，把圖像中最亮的部分遮擋。在交通監(jiān)控中，一般可將大燈的強(qiáng)光遮擋，從而將車(chē)牌較清晰的抓拍下來(lái)。但是這款攝像機(jī)最大的缺點(diǎn)就是軟件分辨不清，對(duì)于圖像最亮部分界定不清，有可能將車(chē)牌號(hào)碼也遮擋，同時(shí)無(wú)法處理高速運(yùn)動(dòng)物體的抓拍。目前國(guó)產(chǎn)攝像機(jī)在強(qiáng)光屏蔽方面做的比較多，效果各方反映不一。
可調(diào)電子快門(mén)
對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的物體抓拍(高速公路上的汽車(chē)車(chē)速一般都在70KM/小時(shí)以上)，可以通過(guò)降低電子快門(mén)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)清晰抓拍，一般都是通過(guò)手動(dòng)方式調(diào)整。但是這種方式最大的問(wèn)題就是白天、晚上的照度不一樣，必需設(shè)置2個(gè)快門(mén)速度來(lái)分別適應(yīng)白天和晚上的監(jiān)控。
寬動(dòng)態(tài)功能
這是解決車(chē)燈對(duì)于抓拍影響的較好的辦法，寬動(dòng)態(tài)最早是松下公司提出來(lái)的。當(dāng)背景光過(guò)亮?xí)r，普通攝像機(jī)無(wú)法很好的解決明暗圖像的顯示問(wèn)題。
車(chē)牌識(shí)別技術(shù)的滲透
作為智能交通領(lǐng)域確定車(chē)輛身份的最重要手段，車(chē)牌識(shí)別技術(shù)為實(shí)現(xiàn)交通的智能管理發(fā)揮了很大作用，在各項(xiàng)工作中都有車(chē)牌識(shí)別技術(shù)的滲透。
1、監(jiān)測(cè)報(bào)警
對(duì)于納入“黑名單”的車(chē)輛，例如：被通緝或掛失的車(chē)輛、欠交費(fèi)車(chē)輛、未年檢車(chē)輛、肇事逃逸及違章車(chē)輛等，只需將其車(chē)牌號(hào)碼輸入到應(yīng)用系統(tǒng)中，車(chē)牌識(shí)別設(shè)備安裝于指定的路口、卡口或由執(zhí)法人員隨時(shí)攜帶按需要放置，系統(tǒng)將識(shí)讀所有通過(guò)車(chē)輛的牌照號(hào)碼并與系統(tǒng)中的“黑名單”比對(duì)，一旦發(fā)現(xiàn)指定車(chē)輛立刻發(fā)出報(bào)警信息。系統(tǒng)可以全天不間斷工作、不會(huì)疲勞、錯(cuò)誤率極低；可以適應(yīng)高速行駛的車(chē)輛；可以在車(chē)輛行使過(guò)程中完成任務(wù)不影響正常交通；整個(gè)監(jiān)視過(guò)程中司機(jī)也不會(huì)覺(jué)察、保密性高。應(yīng)用這種系統(tǒng)將極大地提高執(zhí)法效率。
2、超速違章處罰
車(chē)牌識(shí)別技術(shù)結(jié)合測(cè)速設(shè)備可以用于車(chē)輛超速違章處罰，一般用于高速公路。具體應(yīng)用是：在路上設(shè)置測(cè)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)，抓拍超速的車(chē)輛并識(shí)別車(chē)牌號(hào)碼，將違章車(chē)輛的牌照號(hào)碼及圖片發(fā)往各出口；在各出口設(shè)置處罰點(diǎn)，用車(chē)牌識(shí)別設(shè)備識(shí)別通過(guò)車(chē)輛并將號(hào)碼與已經(jīng)收到的超速車(chē)輛的號(hào)碼比對(duì)，一旦號(hào)碼相同即啟動(dòng)警示設(shè)備通知執(zhí)法人員處理。與傳統(tǒng)的超速監(jiān)測(cè)方式相比，這種應(yīng)用可以節(jié)省警力，降低執(zhí)法人員的工作強(qiáng)度，而且安全、高效、隱蔽，司機(jī)需時(shí)刻提醒自己不能超速，極大地減少了因超速引發(fā)的事故。
3、車(chē)輛出入管理
將車(chē)牌識(shí)別設(shè)備安裝于出入口，記錄車(chē)輛的牌照號(hào)碼、出入時(shí)間，并與自動(dòng)門(mén)、欄桿機(jī)的控制設(shè)備結(jié)合，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自動(dòng)管理。應(yīng)用于停車(chē)場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)收費(fèi)，也可以自動(dòng)計(jì)算可用車(chē)位數(shù)量并給出提示，實(shí)現(xiàn)停車(chē)收費(fèi)自動(dòng)管理節(jié)省人力、提高效率。應(yīng)用于智能小區(qū)可以自動(dòng)判別駛?cè)胲?chē)輛是否屬于本小區(qū)，對(duì)非內(nèi)部車(chē)輛實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)收費(fèi)。在一些單位這種應(yīng)用還可以同車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)相結(jié)合，自動(dòng)地、客觀地記錄本單位車(chē)輛的出車(chē)情況，H3智在通行管理系統(tǒng)采用了車(chē)牌識(shí)別技術(shù)，達(dá)到不停車(chē)、免取卡，有效提高車(chē)輛出入通行效率。
4、自動(dòng)放行
將指定的牌照信息輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)地識(shí)讀經(jīng)過(guò)車(chē)輛的牌照并查詢內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于需要自動(dòng)放行的車(chē)輛系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電子門(mén)或欄桿機(jī)讓其通過(guò)，對(duì)于其它車(chē)輛系統(tǒng)會(huì)給出警示，由值勤人員處理?？捎糜谔厥鈫挝?如軍事管理區(qū)、保密單位、重點(diǎn)保護(hù)單位等)、路橋收費(fèi)卡口、高級(jí)住宅區(qū)等。
5、高速公路收費(fèi)管理
在高速路的各個(gè)出入口安裝車(chē)牌識(shí)別設(shè)備，車(chē)輛駛?cè)霑r(shí)識(shí)別車(chē)輛牌照將入口資料存入收費(fèi)系統(tǒng)，車(chē)輛到達(dá)出口時(shí)再次識(shí)別其牌照并根據(jù)牌照信息調(diào)用入口資料，結(jié)合出入口資料實(shí)現(xiàn)收費(fèi)管理。這種應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)并可防止作弊，避免了應(yīng)收款的流失。
高速公路已開(kāi)始實(shí)施聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，隨著聯(lián)網(wǎng)范圍的擴(kuò)大，不同車(chē)型的收費(fèi)差額也越來(lái)越高，司機(jī)利用現(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)的漏洞通過(guò)中途換卡進(jìn)行逃費(fèi)的問(wèn)題將越來(lái)越突出，利用車(chē)牌識(shí)別技術(shù)是解決此類(lèi)問(wèn)題的根本方法。
6、計(jì)算車(chē)輛旅行時(shí)間
在交通管理系統(tǒng)中可以將車(chē)輛在某條道路的平均旅行時(shí)間作為判斷該道路擁堵?tīng)顩r的一個(gè)參數(shù)。安裝車(chē)牌識(shí)別設(shè)備于道路的起止點(diǎn)，識(shí)讀所有通過(guò)車(chē)輛并將牌照號(hào)碼傳回交通指揮中心，指揮中心的管理系統(tǒng)根據(jù)這些結(jié)果就可計(jì)算出車(chē)輛平均旅行時(shí)間。
7、牌照號(hào)碼自動(dòng)登記
交通監(jiān)管部門(mén)每天都要處理大量的違章車(chē)輛圖片，一般由人工辨識(shí)車(chē)牌號(hào)碼再輸入管理系統(tǒng)，這種方式工作量大、容易疲勞誤判。采用自動(dòng)識(shí)別可以減少工作強(qiáng)度能夠大幅度提高處理速度和效率。這種功能可用于電子警察系統(tǒng)、道路監(jiān)控系統(tǒng)等。
車(chē)牌識(shí)別停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)將攝像機(jī)在入口拍攝的車(chē)輛車(chē)牌號(hào)碼圖象自動(dòng)識(shí)別并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。做到一卡一車(chē)，車(chē)牌識(shí)別的優(yōu)勢(shì)在于可以把卡和車(chē)對(duì)應(yīng)起來(lái)，使管理提高一個(gè)檔次，卡和車(chē)的對(duì)應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)在于長(zhǎng)租卡須和車(chē)配合使用，杜絕一卡多車(chē)使用的漏洞，提高物業(yè)管理的效益；同時(shí)自動(dòng)比對(duì)進(jìn)出車(chē)輛，防止偷盜事件的發(fā)生。升級(jí)后的攝像系統(tǒng)可以采集更清晰的圖片，作為檔案保存，可以為一些糾紛提供有力的證據(jù)。方便了管理人員在車(chē)輛出場(chǎng)時(shí)進(jìn)行比對(duì)，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。
8、車(chē)牌識(shí)別應(yīng)用前景廣闊
隨著停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的不斷發(fā)展，車(chē)牌識(shí)別技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用于停車(chē)場(chǎng)。不過(guò)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于國(guó)內(nèi)只有幾家企業(yè)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)針對(duì)停車(chē)場(chǎng)的車(chē)牌識(shí)別技術(shù)，因此目前很多停車(chē)場(chǎng)使用的車(chē)牌識(shí)別技術(shù)大多是從早期車(chē)牌識(shí)別技術(shù)照搬過(guò)來(lái)，而兩者在識(shí)別環(huán)境、識(shí)別角度、燈光環(huán)境、車(chē)輛行駛速度等方面的較大差異，也導(dǎo)致這些車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)大多都出現(xiàn)了“水土不服”的現(xiàn)象。對(duì)此不少停車(chē)場(chǎng)呼吁“私人訂制”的車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)。
而據(jù)最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止至2015年年底，我國(guó)停車(chē)場(chǎng)市場(chǎng)需求將超過(guò)37億元，而未來(lái)5年必將是停車(chē)場(chǎng)智能化改造的黃金時(shí)期。車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別是未來(lái)停車(chē)場(chǎng)市場(chǎng)中的最有價(jià)值的市場(chǎng)，隨著高清與智能的融合，車(chē)牌識(shí)別還能夠幫助我們解決更多生活中的問(wèn)題。
車(chē)牌識(shí)別一體機(jī)具有優(yōu)異的成像控制，可以自動(dòng)跟蹤光線變化，有效抑制順光和逆光，尤其在夜間可以抑制汽車(chē)大燈的干擾，從而清晰地捕捉車(chē)牌；而對(duì)于暫時(shí)沒(méi)有車(chē)牌或者車(chē)牌嚴(yán)重破損的情況，也可實(shí)現(xiàn)智能通行管理；另外可脫機(jī)運(yùn)行也是車(chē)牌識(shí)別一體機(jī)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能有效提升車(chē)輛進(jìn)出效率。
未來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程發(fā)展的提速，交通壓力將更加嚴(yán)峻，因此智能化交通管理將是今后交通發(fā)展的大方向。而作為智能化交通管理體系中的重要核心，車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)也將得到進(jìn)一步扶持和發(fā)展。專(zhuān)家預(yù)測(cè)，未來(lái)車(chē)牌識(shí)別技術(shù)將有更廣泛的應(yīng)用，屆時(shí)車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)行業(yè)也將面臨大洗牌，只有擁有自主核心技術(shù)并且產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)的公司才能過(guò)關(guān)，這也是車(chē)牌識(shí)別技術(shù)走向快速發(fā)展階段的必經(jīng)之路。
