一、車牌識(shí)別技術(shù)

  車牌識(shí)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(dòng)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(hào)牌顏色）進(jìn)行處理的技術(shù)。車牌識(shí)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(shí)別、計(jì)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(hào)碼，從而完成識(shí)別過程。通過一些后續(xù)處理手段可以實(shí)現(xiàn)停車場收費(fèi)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(dòng)化監(jiān)管、闖紅燈電子警察、公路收費(fèi)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(shí)現(xiàn)交通自動(dòng)化管理有著現(xiàn)實(shí)的意義。

  從技術(shù)上評價(jià)一個(gè)車牌識(shí)別系統(tǒng)，有三個(gè)指標(biāo)，即識(shí)別率、識(shí)別速度和后臺(tái)管理系統(tǒng)。當(dāng)然，前提是系統(tǒng)要能夠穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

  識(shí)別率

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

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

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

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

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

  識(shí)別速度

  識(shí)別速度決定了一個(gè)車牌識(shí)別系統(tǒng)是否能夠滿足實(shí)時(shí)實(shí)際應(yīng)用的要求。一個(gè)識(shí)別率很高的系統(tǒng)，如果需要幾秒鐘，甚至幾分鐘才能識(shí)別出結(jié)果，那么這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)因?yàn)闈M足不了實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)時(shí)要求而毫無實(shí)用意義。例如，在高速公路收費(fèi)中車牌識(shí)別應(yīng)用的作用之一是減少通行時(shí)間，速度是這一類應(yīng)用里減少通行時(shí)間、避免車道堵車的有力保障。

  國際交通技術(shù)提出的識(shí)別速度是1秒以內(nèi)，越快越好。

  后臺(tái)管理

  一個(gè)車牌識(shí)別系統(tǒng)的后臺(tái)管理體系，決定了這個(gè)車牌識(shí)別系統(tǒng)是否好用。必須清楚地認(rèn)識(shí)到重要的一點(diǎn)是識(shí)別率達(dá)到100%是不可能的，因?yàn)檐嚺普瘴蹞p、模糊、遮擋，或者天氣也許很糟（下雪﹑冰雹﹑大霧等等）。后臺(tái)管理體系的功能應(yīng)該包括：

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

  2、有效的自動(dòng)比對和查詢技術(shù)，被識(shí)別的車牌照號(hào)碼要同數(shù)據(jù)庫中成千上萬的車牌號(hào)碼自動(dòng)比對和提示報(bào)警，如果車牌照號(hào)碼沒有被正確讀取時(shí)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(gè)好的車牌識(shí)別系統(tǒng)對于聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，還需要提供實(shí)時(shí)通信、網(wǎng)絡(luò)安全、遠(yuǎn)程維護(hù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)庫自動(dòng)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(shí)別領(lǐng)域研究的快速發(fā)展，人們開始將車牌識(shí)別、指紋識(shí)別、人臉識(shí)別等典型問題的研究成果付諸于實(shí)踐，其中車牌識(shí)別的社會(huì)靂求、實(shí)用價(jià)值非常巨大，經(jīng)過多年科研和實(shí)踐的反復(fù)磨練，車牌識(shí)別已經(jīng)成長為現(xiàn)代社會(huì)中最普及、最成熟的模式識(shí)別技術(shù)之一。如果說從20世紀(jì)80年代到2000年這段時(shí)間可以認(rèn)為是車牌識(shí)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(shí)別產(chǎn)品日益成熟的階段。今天，我們談到車牌識(shí)別，已不再局限于技術(shù)本身，更多的是指以車牌識(shí)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(shí)別、業(yè)務(wù)應(yīng)用四個(gè)基本環(huán)節(jié)。而車牌識(shí)別產(chǎn)品的發(fā)展也可以從這幾個(gè)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(diǎn)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(shí)機(jī)的掌握上也有一定難度；但這些問題正逐漸被智能識(shí)別算法的進(jìn)步所克服。外部觸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)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(shí)別儀再發(fā)展為智能一體機(jī)，這個(gè)過程中圖像的分辨率越來越高，平臺(tái)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(shí)別實(shí)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(shí)別算法的發(fā)展，其主要體現(xiàn)在識(shí)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(shí)別廠商的常規(guī)識(shí)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(shí)別產(chǎn)品在智能交通中的應(yīng)用

  汽車牌照號(hào)碼是車輛的唯一“身份”標(biāo)識(shí)，牌照自動(dòng)識(shí)別技術(shù)可以在汽車不作任何改動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)汽車“身份”的自動(dòng)登記及驗(yàn)證，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于公路收費(fèi)、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(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(hào)碼輸入到應(yīng)用系統(tǒng)中，車牌識(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)讀所有通過車輛的牌照號(hào)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(huì)疲勞、錯(cuò)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(gè)監(jiān)視過程中司機(jī)也不會(huì)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(shí)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(shí)別車牌號(hào)碼，將違章車輛的牌照號(hào)碼及圖片發(fā)往各出口；在各出口設(shè)置處罰點(diǎn)，用車牌識(shí)別設(shè)備識(shí)別通過車輛并將號(hào)碼與已經(jīng)收到的超速車輛的號(hào)碼比對，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。

  ——車輛出入管理

  將車牌識(shí)別設(shè)備安裝于出入口，記錄車輛的牌照號(hào)碼、出入時(shí)間，并與自動(dòng)門、欄桿機(jī)的控制設(shè)備結(jié)合，實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)管理。應(yīng)用于停車場可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)收費(fèi)，也可以自動(dòng)計(jì)算可用車位數(shù)量并給出提示，實(shí)現(xiàn)停車收費(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)胲囕v是否屬于本小區(qū)，對非內(nèi)部車輛實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)收費(fèi)。在一些單位這種應(yīng)用還可以同車輛調(diào)度系統(tǒng)相結(jié)合，自動(dòng)地、客觀地記錄本單位車輛的出車情況。

  ——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)過車輛的牌照并查詢內(nèi)部數(shù)據(jù)庫。對于需要自動(dòng)放行的車輛系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電子門或欄桿機(jī)讓其通過，對于其它車輛系統(tǒng)會(huì)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(jí)住宅區(qū)等。

  ——高速公路收費(fèi)管理

  在高速路的各個(gè)出入口安裝車牌識(shí)別設(shè)備，車輛駛?cè)霑r(shí)識(shí)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(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(shí)別技術(shù)是解決此類問題的根本方法。

  ——計(jì)算車輛旅行時(shí)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(shí)間作為判斷該道路擁堵狀況的一個(gè)參數(shù)。安裝車牌識(shí)別設(shè)備于道路的起止點(diǎn)，識(shí)讀所有通過車輛并將牌照號(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)算出車輛平均旅行時(shí)間。

  ——牌照號(hào)碼自動(dòng)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(shí)車牌號(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。

  車牌識(shí)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(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，車牌識(shí)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(gè)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(shí)自動(dòng)比對進(jìn)出車輛，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輛出場時(shí)進(jìn)行比對，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。

  汽車牌照自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用車輛的動(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)。通過對圖像的采集和處理，完成車牌自動(dòng)識(shí)別功能，能從一幅圖像中自動(dòng)提取車牌圖像，自動(dòng)分割字符，進(jìn)而對字符進(jìn)行識(shí)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(shí)別車牌號(hào)碼的處理機(jī)(如計(jì)算機(jī))等。

  三、未來發(fā)展趨勢

  綜合來看，車牌識(shí)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(huì)成為下階段發(fā)展的關(guān)鍵，其原因在于當(dāng)識(shí)別算法的發(fā)展達(dá)到一定的高度，短期內(nèi)很難會(huì)出現(xiàn)非常突破性的變革，這時(shí)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(diǎn)。此外，與整體安防行業(yè)的發(fā)展相應(yīng)，以下幾個(gè)趨勢對車牌識(shí)別產(chǎn)品的影響將會(huì)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(shí)別算法，車牌識(shí)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(gè)相機(jī)所覆蓋的車道數(shù)量逐漸增加，目前主流車牌識(shí)別智能相機(jī)已經(jīng)可以單獨(dú)覆蓋三個(gè)車道，但事實(shí)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(jí)，車牌識(shí)別的識(shí)別指標(biāo)將會(huì)更加逼近“幾乎不出錯(cuò)”的極限，而且車牌識(shí)別能夠穩(wěn)定工作的區(qū)域也會(huì)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(dòng)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(diǎn)之一。

  2．更高的計(jì)算能力和集成度

  高清相機(jī)的發(fā)展必然導(dǎo)致車牌識(shí)別算法需要更大的計(jì)算資源，嵌入式平臺(tái)核心芯片的更新速度將會(huì)直接影響車牌識(shí)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(huì)被放置在車牌識(shí)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(shí)別算法本身的難題主要集中在車牌受到各種干擾時(shí)如何保證盡可能準(zhǔn)確地識(shí)別，例如大型車常見的車牌污損、私家車輛規(guī)避限號(hào)的車牌遮擋、光照環(huán)境形成的陰影干擾等等。此外，車牌識(shí)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(gè)環(huán)節(jié)來確保達(dá)到最好的識(shí)別效果。如何利用好高分辨率和高計(jì)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(dòng)化水平是車牌識(shí)別產(chǎn)品下階段需要著重投入的方向。