一、車牌識別技術(shù)

  車牌識別技術(shù)(Vehicle License Plate Recognition，VLPR)是指能夠檢測到受監(jiān)控路面的車輛并自動提取車輛牌照信息（含漢字字符、英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字及號牌顏色）進(jìn)行處理的技術(shù)。車牌識別是現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)中的重要組成部分之一，應(yīng)用十分廣泛。它以數(shù)字圖像處理、模式識別、計算機(jī)視覺等技術(shù)為基礎(chǔ)，對攝像機(jī)所拍攝的車輛圖像或者視頻序列進(jìn)行分析，得到每一輛汽車唯一的車牌號碼，從而完成識別過程。通過一些后續(xù)處理手段可以實現(xiàn)停車場收費管理，交通流量控制指標(biāo)測量，車輛定位，汽車防盜，高速公路超速自動化監(jiān)管、闖紅燈電子警察、公路收費站等等功能。對于維護(hù)交通安全和城市治安，防止交通堵塞，實現(xiàn)交通自動化管理有著現(xiàn)實的意義。

  從技術(shù)上評價一個車牌識別系統(tǒng)，有三個指標(biāo)，即識別率、識別速度和后臺管理系統(tǒng)。當(dāng)然，前提是系統(tǒng)要能夠穩(wěn)定可靠的運行。

  識別率

  一個車牌識別系統(tǒng)是否實用，最重要的指標(biāo)是識別率。國際交通技術(shù)作過專門的識別率指標(biāo)論述，要求是24小時全天候全牌正確識別率85%～95%。

  為了測試一個車牌識別系統(tǒng)識別率，需要將該系統(tǒng)安裝在一個實際應(yīng)用環(huán)境中，全天候運行24小時以上，采集至少1000輛自然車流通行時的車牌照進(jìn)行識別，并且需要將車輛牌照圖像和識別結(jié)果存儲下來，以便調(diào)取查看。然后，還需要得到實際通過的車輛圖像以及正確的人工識別結(jié)果。之后便可以統(tǒng)計出以下識別率：

  1、自然交通流量的識別率=全牌正確識別總數(shù)/實際通過的車輛總數(shù)

  2、可識別車牌照的百分率=人工正確讀取的車牌照總數(shù)/實際通過的車輛總數(shù)

  3、可識別全牌正確識別率=全牌正確識別的車牌照總數(shù)/人工讀取的車牌照總數(shù)這三個指標(biāo)決定了車牌識別系統(tǒng)的識別率，諸如可信度、誤識率等都是車牌識別過程中的中間結(jié)果。

  識別速度

  識別速度決定了一個車牌識別系統(tǒng)是否能夠滿足實時實際應(yīng)用的要求。一個識別率很高的系統(tǒng)，如果需要幾秒鐘，甚至幾分鐘才能識別出結(jié)果，那么這個系統(tǒng)就會因為滿足不了實際應(yīng)用中的實時要求而毫無實用意義。例如，在高速公路收費中車牌識別應(yīng)用的作用之一是減少通行時間，速度是這一類應(yīng)用里減少通行時間、避免車道堵車的有力保障。

  國際交通技術(shù)提出的識別速度是1秒以內(nèi)，越快越好。

  后臺管理

  一個車牌識別系統(tǒng)的后臺管理體系，決定了這個車牌識別系統(tǒng)是否好用。必須清楚地認(rèn)識到重要的一點是識別率達(dá)到100%是不可能的，因為車牌照污損、模糊、遮擋，或者天氣也許很糟（下雪﹑冰雹﹑大霧等等）。后臺管理體系的功能應(yīng)該包括：

  1、識別結(jié)果和車輛圖像數(shù)據(jù)的可靠存儲，當(dāng)多功能的系統(tǒng)操作使得網(wǎng)絡(luò)出差錯時能保護(hù)圖像數(shù)據(jù)不會丟失，同時便于事后人工排查；

  2、有效的自動比對和查詢技術(shù)，被識別的車牌照號碼要同數(shù)據(jù)庫中成千上萬的車牌號碼自動比對和提示報警，如果車牌照號碼沒有被正確讀取時就要采用模糊查詢技術(shù)才能得出相對“最佳”的比對結(jié)果；

  3、一個好的車牌識別系統(tǒng)對于聯(lián)網(wǎng)運行，還需要提供實時通信、網(wǎng)絡(luò)安全、遠(yuǎn)程維護(hù)、動態(tài)數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)庫自動更新、硬件參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)故障診斷。

  在上世紀(jì)80年代，由于模式識別領(lǐng)域研究的快速發(fā)展，人們開始將車牌識別、指紋識別、人臉識別等典型問題的研究成果付諸于實踐，其中車牌識別的社會靂求、實用價值非常巨大，經(jīng)過多年科研和實踐的反復(fù)磨練，車牌識別已經(jīng)成長為現(xiàn)代社會中最普及、最成熟的模式識別技術(shù)之一。如果說從20世紀(jì)80年代到2000年這段時間可以認(rèn)為是車牌識別技術(shù)逐漸完善成熟的階段，從2000年以來的這十年，則可以認(rèn)為是車牌識別產(chǎn)品日益成熟的階段。今天，我們談到車牌識別，已不再局限于技術(shù)本身，更多的是指以車牌識別技術(shù)為核心的一整套系統(tǒng)，包括了車輛觸發(fā)、圖像抓拍、車牌識別、業(yè)務(wù)應(yīng)用四個基本環(huán)節(jié)。而車牌識別產(chǎn)品的發(fā)展也可以從這幾個方面進(jìn)行剖析：

  一是在車輛觸發(fā)機(jī)制上，“視頻觸發(fā)”和“外部觸發(fā)”一直并行發(fā)展，視頻觸發(fā)的優(yōu)點在于不需要其他設(shè)備輔助，可提高系統(tǒng)的集成度和易用性，不足之處在于對惡劣天氣．環(huán)境比較敏感，此外一些大型車輛（比如公交、大型貨車、翻斗車等）的觸發(fā)時機(jī)的掌握上也有一定難度；但這些問題正逐漸被智能識別算法的進(jìn)步所克服。外部觸發(fā)的優(yōu)點主要在于觸發(fā)穩(wěn)定，施工和后期維護(hù)的成本相對較高，但從最早的地埋線圈到地磁觸發(fā)的出現(xiàn)也一定程度上克服了外部觸發(fā)固有的施工難度和壽命方面的短板。

  二是在圖像抓拍環(huán)節(jié)方面，產(chǎn)品從最初的工控機(jī)外接相機(jī)方式發(fā)展為帶入或識別儀再發(fā)展為智能一體機(jī)，這個過程中圖像的分辨率越來越高，平臺的體積、功耗越來越小，呈現(xiàn)出明顯的集成化趨勢。而且，由于圖像分辨率的迅速提高，目前的車牌識別實際上已經(jīng)不再是“抓拍”圖片，而是直接從視頻中抽取合適的幀進(jìn)行分析。

  三是車牌識別算法的發(fā)展，其主要體現(xiàn)在識別指標(biāo)的逐漸逼近和對環(huán)境適應(yīng)能力的提高，目前主流車牌識別廠商的常規(guī)識別率都穩(wěn)定在95％以上，對光照、天氣、成像的適應(yīng)能力也越來越強(qiáng)。

  二、車牌識別產(chǎn)品在智能交通中的應(yīng)用

  汽車牌照號碼是車輛的唯一“身份”標(biāo)識，牌照自動識別技術(shù)可以在汽車不作任何改動的情況下實現(xiàn)汽車“身份”的自動登記及驗證，這項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于公路收費、停車管理、稱重系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)、交通執(zhí)法、公路稽查、車輛調(diào)度、車輛檢測等各種場合。

  以下列舉了幾種應(yīng)用方式：

  ——監(jiān)測報警

  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，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，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，實現(xiàn)車輛的自動管理。應(yīng)用于停車場可以實現(xiàn)自動計時收費，也可以自動計算可用車位數(shù)量并給出提示，實現(xiàn)停車收費自動管理節(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)部車輛實現(xiàn)自動計時收費。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。

  ——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。可用于特殊單位（如軍事管理區(qū)、保密單位、重點保護(hù)單位等）、路橋收費卡口、高級住宅區(qū)等。

  ——高速公路收費管理

  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)合出入口資料實現(xiàn)收費管理。這種應(yīng)用可以實現(xiàn)自動計費并可防止作弊，避免了應(yīng)收款的流失。

  高速公路已開始實施聯(lián)網(wǎng)收費，隨著聯(lián)網(wǎng)范圍的擴(kuò)大，不同車型的收費差額也越來越高，司機(jī)利用現(xiàn)有收費系統(tǒng)的漏洞通過中途換卡進(jìn)行逃費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，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。

  汽車牌照自動識別技術(shù)是一項利用車輛的動態(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)。通過對圖像的采集和處理，完成車牌自動識別功能，能從一幅圖像中自動提取車牌圖像，自動分割字符，進(jìn)而對字符進(jìn)行識別.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)(如計算機(jī))等。

  三、未來發(fā)展趨勢

  綜合來看，車牌識別產(chǎn)品的競爭將更多的強(qiáng)調(diào)成像、圖像預(yù)處理、算法、業(yè)務(wù)邏輯等系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的相互配合。特別是物理成像以及圖像預(yù)處理的水平可能會成為下階段發(fā)展的關(guān)鍵，其原因在于當(dāng)識別算法的發(fā)展達(dá)到一定的高度，短期內(nèi)很難會出現(xiàn)非常突破性的變革，這時如何能夠通過成像、光源、降噪等環(huán)節(jié)來為核心算法掃清障礙就成為了影響產(chǎn)品最終性能的制衡點。此外，與整體安防行業(yè)的發(fā)展相應(yīng)，以下幾個趨勢對車牌識別產(chǎn)品的影響將會非常深遠(yuǎn)：

  1更高的分辨率及畫面質(zhì)量

  作為一種典型的模式識別算法，車牌識別一直期望有更高的圖像分辨率。從這幾年的發(fā)展可以看到，隨著分辨率的提升單個相機(jī)所覆蓋的車道數(shù)量逐漸增加，目前主流車牌識別智能相機(jī)已經(jīng)可以單獨覆蓋三個車道，但事實上車牌的大小依然是很大的制約因素，如果相機(jī)的分辨率可以提升千萬量級，車牌識別的識別指標(biāo)將會更加逼近“幾乎不出錯”的極限，而且車牌識別能夠穩(wěn)定工作的區(qū)域也會明顯增大，一些目前并不特別可靠的擴(kuò)展應(yīng)用的效果將得到改觀。除了分辨率提升外，畫面質(zhì)量也是同等重要的問題，近年來高清相機(jī)的分辨率雖然提升的速度很快，但在動態(tài)范圍的表現(xiàn)上卻差強(qiáng)人意，導(dǎo)致在一些場景下出現(xiàn)亮處細(xì)節(jié)和暗處細(xì)節(jié)無法兼顧的問題，這將是下階段相機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵點之一。

  2．更高的計算能力和集成度

  高清相機(jī)的發(fā)展必然導(dǎo)致車牌識別算法需要更大的計算資源，嵌入式平臺核心芯片的更新速度將會直接影響車牌識別產(chǎn)品的形態(tài)以及發(fā)展方向，可以預(yù)見，今后更多的相關(guān)業(yè)務(wù)將會被放置在車牌識別智能相機(jī)上。

  3．更高的易用性、更強(qiáng)的適應(yīng)能力

  目前車牌識別算法本身的難題主要集中在車牌受到各種干擾時如何保證盡可能準(zhǔn)確地識別，例如大型車常見的車牌污損、私家車輛規(guī)避限號的車牌遮擋、光照環(huán)境形成的陰影干擾等等。此外，車牌識別產(chǎn)品的參數(shù)配置一直相對繁瑣，這很大程度上是為了能夠通過精確的調(diào)整相機(jī)成像、補(bǔ)光、算法的各個環(huán)節(jié)來確保達(dá)到最好的識別效果。如何利用好高分辨率和高計算能力來降低系統(tǒng)的操作難度，進(jìn)一步解決這些經(jīng)典的技術(shù)問題，提高系統(tǒng)配置的自動化水平是車牌識別產(chǎn)品下階段需要著重投入的方向。