車牌識別系統(tǒng)介紹

車牌識別系統(tǒng)（Vehicle License Plate Recognition，VLPR） 是計(jì)算機(jī)視頻圖像識別技術(shù)在車輛牌照識別中的一種應(yīng)用。車牌識別在高速公路車輛管理中得到廣泛應(yīng)用，電子收費(fèi)（ETC）系統(tǒng)中，也是結(jié)合DSRC技術(shù)識別車輛身份的主要手段。

車牌識別技術(shù)要求能夠?qū)⑦\(yùn)動中的汽車牌照從復(fù)雜背景中提取并識別出來，通過車牌提取、圖像預(yù)處理、特征提取、車牌字符識別等技術(shù)，識別車輛牌號、顏色等信息，目前最新的技術(shù)水平為字母和數(shù)字的識別率可達(dá)到99.7%，漢字的識別率可達(dá)到99%。

在停車場管理中，車牌識別技術(shù)也是識別車輛身份的主要手段。在深圳市公安局建設(shè)的《停車庫（場）車輛圖像和號牌信息采集與傳輸系統(tǒng)技術(shù)要求》中，車牌識別技術(shù)成為車輛身份識別的主要手段。

車牌識別技術(shù)結(jié)合電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）識別車輛，過往車輛通過道口時無須停車，即能夠?qū)崿F(xiàn)車輛身份自動識別、自動收費(fèi)。在車場管理中，為提高出入口車輛通行效率，車牌識別針對無需收停車費(fèi)的車輛（如月卡車、內(nèi)部免費(fèi)通行車輛），建設(shè)無人值守的快速通道，免取卡、不停車的出入體驗(yàn)，正改變出入停車場的管理模式。

車牌識別系統(tǒng)原理

識別流程

車牌自動識別是一項(xiàng)利用車輛的動態(tài)視頻或靜態(tài)圖像進(jìn)行牌照號碼、牌照顏色自動識別的模式識別技術(shù)。其硬件基礎(chǔ)一般包括觸發(fā)設(shè)備（監(jiān)測車輛是否進(jìn)入視野）、攝像設(shè)備、照明設(shè)備、圖像采集設(shè)備、識別車牌號碼的處理機(jī)（如計(jì)算機(jī)）等，其軟件核心包括車牌定位算法、車牌字符分割算法和光學(xué)字符識別算法等。某些車牌識別系統(tǒng)還具有通過視頻圖像判斷是否有車的功能稱之為視頻車輛檢測。一個完整的車牌識別系統(tǒng)應(yīng)包括車輛檢測、圖像采集、車牌識別等幾部分（如圖1所示）。當(dāng)車輛檢測部分檢測到車輛到達(dá)時觸發(fā)圖像采集單元，采集當(dāng)前的視頻圖像。車牌識別單元對圖像進(jìn)行處理，定位出牌照位置，再將牌照中的字符分割出來進(jìn)行識別，然后組成牌照號碼輸出。

車牌識別系統(tǒng)車輛檢測

車輛檢測可以采用埋地線圈檢測、紅外檢測、雷達(dá)檢測技術(shù)、視頻檢測等多種方式。采用視頻檢測可以避免破壞路面、不必附加外部檢測設(shè)備、不需矯正觸發(fā)位置、節(jié)省開支，而且更適合移動式、便攜式應(yīng)用的要求。

系統(tǒng)進(jìn)行視頻車輛檢測，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)無法檢測到行駛速度較快的車輛，同時也難以保證在有利于識別的位置開始識別處理，影響系統(tǒng)識別率。因此，將視頻車輛檢測與牌照自動識別相結(jié)合具備一定的技術(shù)難度。

車牌識別系統(tǒng)號碼識別

為了進(jìn)行車牌識別，需要以下幾個基本的步驟：

1） 牌照定位，定位圖片中的牌照位置；

2） 牌照字符分割，把牌照中的字符分割出來；

3） 牌照字符識別，把分割好的字符進(jìn)行識別，最終組成牌照號碼。

車牌識別過程中，牌照顏色的識別依據(jù)算法不同，可能在上述不同步驟實(shí)現(xiàn)，通常與車牌識別互相配合、互相驗(yàn)證。

1） 牌照定位

自然環(huán)境下，汽車圖像背景復(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)域是整個識別過程的關(guān)鍵。首先對采集到的視頻圖像進(jìn)行大范圍相關(guān)搜索，找到符合汽車牌照特征的若干區(qū)域作為候選區(qū)，然后對這些侯選區(qū)域做進(jìn)一步分析、評判，最后選定一個最佳的區(qū)域作為牌照區(qū)域，并將其從圖像中分離出來。

2） 牌照字符分割

完成牌照區(qū)域的定位后，再將牌照區(qū)域分割成單個字符，然后進(jìn)行識別。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，并且這個位置應(yīng)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(fù)雜環(huán)境下的汽車圖像中的字符分割有較好的效果。

3） 牌照字符識別方法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。基于模板匹配算法首先將分割后的字符二值化并將其尺寸大小縮放為字符數(shù)據(jù)庫中模板的大小，然后與所有的模板進(jìn)行匹配，選擇最佳匹配作為結(jié)果?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法有兩種：一種是先對字符進(jìn)行特征提取，然后用所獲得特征來訓(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)自動實(shí)現(xiàn)特征提取直至識別出結(jié)果。

實(shí)際應(yīng)用中，車牌識別系統(tǒng)的識別率還與牌照質(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)際拍攝過程也會受到環(huán)境亮度、拍攝方式、車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牌識別的識別率，也正是車牌識別系統(tǒng)的困難和挑戰(zhàn)所在。為了提高識別率，除了不斷地完善識別算法還應(yīng)該想辦法克服各種光照條件，使采集到的圖像最利于識別。

車牌識別技術(shù)的意義

車牌識別系統(tǒng)LPR是智能交通系統(tǒng)（ITS）的一個重要組成部分。車牌識別系統(tǒng)的主要任務(wù)是分析和處理攝取到的復(fù)雜背景下的車輛罔像，定位分割牌照，最后自動識別汽車牌照上的字符，車牌識別是利用車牌的唯一性來識別和統(tǒng)計(jì)車輛。在現(xiàn)代化交通發(fā)展中車牌識別系統(tǒng)是制約交通系統(tǒng)智能化、現(xiàn)代化的重要因素，車牌識別系統(tǒng)應(yīng)該能夠從一幅圖像中自動提取車輛圖像，白動分割牌照圖像，對字符進(jìn)行正確識別，從而降低交通管理工作的復(fù)雜度。車牌識別系統(tǒng)將獲取的車輛圖像進(jìn)行一系列的處理后，以字符串的形式輸出結(jié)果，這樣不但數(shù)據(jù)量小，便于存儲，操作起來也更容易，因此車牌識別系統(tǒng)的便捷性是人工車牌識別所不能比擬的，它蘊(yùn)藏著很大的經(jīng)濟(jì)價值和發(fā)展空間，對車牌識別技術(shù)的研究是非常有的意義的。

車牌識別技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)

監(jiān)測報(bào)警

對于納入“黑名單”的車輛，例如：被通緝或掛失的車輛、欠交費(fèi)車輛、未年檢車輛、肇事逃逸及違章車輛等，只需將其車牌號碼輸入到應(yīng)用系統(tǒng)中，車牌識別設(shè)備安裝于指定的路口、卡口或由執(zhí)法人員隨時攜帶按需要放置，系統(tǒng)將識讀所有通過車輛的牌照號碼并與系統(tǒng)中的“黑名單”比對，一旦發(fā)現(xiàn)指定車輛立刻發(fā)出報(bào)警信息。系統(tǒng)可以全天不間斷工作、不會疲勞、錯誤率極低；可以適應(yīng)高速行駛的車輛；可以在車輛行使過程中完成任務(wù)不影響正常交通；整個監(jiān)視過程中司機(jī)也不會覺察、保密性高。應(yīng)用這種系統(tǒng)將極大地提高執(zhí)法效率。

超速違章處罰

車牌識別技術(shù)結(jié)合測速設(shè)備可以用于車輛超速違章處罰，一般用于高速公路。具體應(yīng)用是：在路上設(shè)置測速監(jiān)測點(diǎn)，抓拍超速的車輛并識別車牌號碼，將違章車輛的牌照號碼及圖片發(fā)往各出口；在各出口設(shè)置處罰點(diǎn)，用車牌識別設(shè)備識別通過車輛并將號碼與已經(jīng)收到的超速車輛的號碼比對，一旦號碼相同即啟動警示設(shè)備通知執(zhí)法人員處理。與傳統(tǒng)的超速監(jiān)測方式相比，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)需時刻提醒自己不能超速，極大地減少了因超速引發(fā)的事故。

車輛出入管理

將車牌識別設(shè)備安裝于出入口，記錄車輛的牌照號碼、出入時間，并與自動門、欄桿機(jī)的控制設(shè)備結(jié)合，實(shí)現(xiàn)車輛的自動管理。應(yīng)用于停車場可以實(shí)現(xiàn)自動計(jì)時收費(fèi)，也可以自動計(jì)算可用車位數(shù)量并給出提示，實(shí)現(xiàn)停車收費(fèi)自動管理節(jié)省人力、提高效率。應(yīng)用于智能小區(qū)可以自動判別駛?cè)胲囕v是否屬于本小區(qū)，對非內(nèi)部車輛實(shí)現(xiàn)自動計(jì)時收費(fèi)。在一些單位這種應(yīng)用還可以同車輛調(diào)度系統(tǒng)相結(jié)合，自動地、客觀地記錄本單位車輛的出車情況，H3智在通行管理系統(tǒng)采用了車牌識別技術(shù)，達(dá)到不停車、免取卡，有效提高車輛出入通行效率。

自動放行

將指定的牌照信息輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動地識讀經(jīng)過車輛的牌照并查詢內(nèi)部數(shù)據(jù)庫。對于需要自動放行的車輛系統(tǒng)驅(qū)動電子門或欄桿機(jī)讓其通過，對于其它車輛系統(tǒng)會給出警示，由值勤人員處理?？捎糜谔厥鈫挝唬ㄈ畿娛鹿芾韰^(qū)、保密單位、重點(diǎn)保護(hù)單位等）、路橋收費(fèi)卡口、高級住宅區(qū)等。

高速公路收費(fèi)管理

在高速路的各個出入口安裝車牌識別設(shè)備，車輛駛?cè)霑r識別車輛牌照將入口資料存入收費(fèi)系統(tǒng)，車輛到達(dá)出口時再次識別其牌照并根據(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，不同車型的收費(fèi)差額也越來越高，司機(jī)利用現(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)的漏洞通過中途換卡進(jìn)行逃費(fèi)的問題將越來越突出，利用車牌識別技術(shù)是解決此類問題的根本方法。

計(jì)算車輛旅行時間

在交通管理系統(tǒng)中可以將車輛在某條道路的平均旅行時間作為判斷該道路擁堵狀況的一個參數(shù)。安裝車牌識別設(shè)備于道路的起止點(diǎn)，識讀所有通過車輛并將牌照號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)算出車輛平均旅行時間。

牌照號碼自動登記

交通監(jiān)管部門每天都要處理大量的違章車輛圖片，一般由人工辨識車牌號碼再輸入管理系統(tǒng)，這種方式工作量大、容易疲勞誤判。采用自動識別可以減少工作強(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。

車牌識別停車場管理系統(tǒng)將攝像機(jī)在入口拍攝的車輛車牌號碼圖象自動識別并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。做到一卡一車，車牌識別的優(yōu)勢在于可以把卡和車對應(yīng)起來，使管理提高一個檔次，卡和車的對應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)在于長租卡須和車配合使用，杜絕一卡多車使用的漏洞，提高物業(yè)管理的效益；同時自動比對進(jìn)出車輛，防止偷盜事件的發(fā)生。升級后的攝像系統(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輛出場時進(jìn)行比對，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。

國內(nèi)車牌識別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前采用的車牌識別在停車場管理系統(tǒng)中的應(yīng)用模式主要有三種：視頻識別模式、地感線圈識別模式、視頻+地感識別模式。

1、視頻識別模式

視頻觸發(fā)優(yōu)勢是不用安裝地感線圈，工程量小。當(dāng)車輛進(jìn)入進(jìn)入視頻識別區(qū)域時，相機(jī)自動通過車輛的動態(tài)圖像識別車牌信息，同時提供模擬觸發(fā)識別。缺點(diǎn)是針對無牌車無法輸出圖像，容易漏車。若未識別出車牌結(jié)果，可手動點(diǎn)擊模擬觸發(fā)進(jìn)行識別。

2、地感線圈識別模式

地感線圈觸發(fā)，一般情況下，在停車場道閘前10米左右的位置，會設(shè)有減速帶，車輛通過減速帶減速，為識別車牌留出時間，車輛進(jìn)入識別區(qū)域，觸發(fā)地感線圈，自動指揮相機(jī)進(jìn)行抓拍，通過自字符檢測，識別出車牌，道閘放行。地感線圈觸發(fā)車牌識別優(yōu)勢在于觸發(fā)率高、不易漏車，而且性能實(shí)用穩(wěn)定，針對無牌車能夠輸出圖像記錄。缺點(diǎn)是需要施工安裝地感，工程量大。

3、視頻+地感識別模式

這種方式是前兩種模式的升級版，視頻加地感識別模式是通過視頻識別方式進(jìn)行識別，通過地感觸發(fā)方式進(jìn)行上傳。相比較地感線圈識別和視頻識別模式，視頻+地感識別模式能夠提供更快的識別速度和更高的識別率。視頻+地感靈活切換的識別模式，是目前應(yīng)用靈活性最好的識別模式，通過軟件劃定識別區(qū)域和輸出區(qū)域，根據(jù)客戶現(xiàn)場環(huán)境，自由設(shè)置車牌輸出的位置，可以解決跟車被識別，或過早輸出的問題。當(dāng)無牌車行駛到輸出區(qū)域，輕松記錄無牌車信息。

雖然車牌識別技術(shù)已得到很大發(fā)展，但是仍然存在難點(diǎn)。這些難點(diǎn)集中體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）由于光照、大霧、沙塵暴等天氣影響，導(dǎo)致采集到的圖像質(zhì)較低，字符受到噪聲干擾，造成部分目標(biāo)圖像被背景圖像掩蓋，降低車牌字符識別的準(zhǔn)確率。（2）我國車牌的特殊性。（a）我國車牌的字符包括中文、數(shù)字和英文字母。由于中文字符的筆畫較為復(fù)雜，在對中文字符進(jìn)行二值化處理后，容易造成筆畫模糊，從而導(dǎo)致錯誤的識別。同時在對車牌字符識別時，需要對英文字母和數(shù)字進(jìn)行混合識別，受部分英文字母和數(shù)字字符相似的影響，會造成英文字母和數(shù)字的誤識。（b）我國車牌識別顏色的多樣性，比如藍(lán)色白底、黃底黑字、黑底白字等，在利用車牌顏色的特征時需要考慮多種情況，增加了額外的工作量。

車牌識別發(fā)展應(yīng)用前景廣闊

隨著停車場管理系統(tǒng)的不斷發(fā)展，車牌識別技術(shù)也開始應(yīng)用于停車場。不過據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于國內(nèi)只有幾家企業(yè)專門開發(fā)針對停車場的車牌識別技術(shù)，因此目前很多停車場使用的車牌識別技術(shù)大多是從早期車牌識別技術(shù)照搬過來，而兩者在識別環(huán)境、識別角度、燈光環(huán)境、車輛行駛速度等方面的較大差異，也導(dǎo)致這些車牌識別系統(tǒng)大多都出現(xiàn)了“水土不服”的現(xiàn)象。對此不少停車場呼吁“私人訂制”的車牌識別系統(tǒng)。

而據(jù)最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止至2014年年底，我國停車場市場需求將超過37億元，而未來5年必將是停車場智能化改造的黃金時期。車牌自動識別是未來停車場市場中的最有價值的市場，隨著高清與智能的融合，車牌識別還能夠幫助我們解決更多生活中的問題。

車牌識別一體機(jī)具有優(yōu)異的成像控制，可以自動跟蹤光線變化，有效抑制順光和逆光，尤其在夜間可以抑制汽車大燈的干擾，從而清晰地捕捉車牌；而對于暫時沒有車牌或者車牌嚴(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)行也是車牌識別一體機(jī)的獨(dú)特優(yōu)勢，能有效提升車輛進(jìn)出效率。

未來，隨著我國城市化進(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，車牌識別系統(tǒng)也將得到進(jìn)一步扶持和發(fā)展。專家預(yù)測，未來車牌識別技術(shù)將有更廣泛的應(yīng)用，屆時車牌識別系統(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)的公司才能過關(guān)，這也是車牌識別技術(shù)走向快速發(fā)展階段的必經(jīng)之路。