車牌識別系統介紹

車牌識別系統（Vehicle License Plate Recognition，VLPR） 是計算機視頻圖像識別技術在車輛牌照識別中的一種應用。車牌識別在高速公路車輛管理中得到廣泛應用，電子收費（ETC）系統中，也是結合DSRC技術識別車輛身份的主要手段。

車牌識別技術要求能夠將運動中的汽車牌照從復雜背景中提取并識別出來，通過車牌提取、圖像預處理、特征提取、車牌字符識別等技術，識別車輛牌號、顏色等信息，目前最新的技術水平為字母和數字的識別率可達到99.7%，漢字的識別率可達到99%。

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

車牌識別技術結合電子不停車收費系統（ETC）識別車輛，過往車輛通過道口時無須停車，即能夠實現車輛身份自動識別、自動收費。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的車輛（如月卡車、內部免費通行車輛），建設無人值守的快速通道，免取卡、不停車的出入體驗，正改變出入停車場的管理模式。

車牌識別系統原理

識別流程

車牌自動識別是一項利用車輛的動態視頻或靜態圖像進行牌照號碼、牌照顏色自動識別的模式識別技術。其硬件基礎一般包括觸發設備（監測車輛是否進入視野）、攝像設備、照明設備、圖像采集設備、識別車牌號碼的處理機（如計算機）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字符識別算法等。某些車牌識別系統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應包括車輛檢測、圖像采集、車牌識別等幾部分（如圖1所示）。當車輛檢測部分檢測到車輛到達時觸發圖像采集單元，采集當前的視頻圖像。車牌識別單元對圖像進行處理，定位出牌照位置，再將牌照中的字符分割出來進行識別，然后組成牌照號碼輸出。

車牌識別系統車輛檢測

車輛檢測可以采用埋地線圈檢測、紅外檢測、雷達檢測技術、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備、不需矯正觸發位置、節省開支，而且更適合移動式、便攜式應用的要求。

系統進行視頻車輛檢測，需要具備很高的處理速度并采用優秀的算法，在基本不丟幀的情況下實現圖像采集、處理。若處理速度慢，則導致丟幀，使系統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，影響系統識別率。因此，將視頻車輛檢測與牌照自動識別相結合具備一定的技術難度。

車牌識別系統號碼識別

為了進行車牌識別，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算法不同，可能在上述不同步驟實現，通常與車牌識別互相配合、互相驗證。

1） 牌照定位

自然環境下，汽車圖像背景復雜、光照不均勻，如何在自然背景中準確地確定牌照區域是整個識別過程的關鍵。首先對采集到的視頻圖像進行大范圍相關搜索，找到符合汽車牌照特征的若干區域作為候選區，然后對這些侯選區域做進一步分析、評判，最后選定一個最佳的區域作為牌照區域，并將其從圖像中分離出來。

2） 牌照字符分割

完成牌照區域的定位后，再將牌照區域分割成單個字符，然后進行識別。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的間隙處取得局部最小值的附近，并且這個位置應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雜環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網絡算法。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據庫中模板的大小，然后與所有的模板進行匹配，選擇最佳匹配作為結果。基于人工神經網絡的算法有兩種：一種是先對字符進行特征提取，然后用所獲得特征來訓練神經網絡分配器；另一種方法是直接把圖像輸入網絡，由網絡自動實現特征提取直至識別出結果。

實際應用中，車牌識別系統的識別率還與牌照質量和拍攝質量密切相關。牌照質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；實際拍攝過程也會受到環境亮度、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的困難和挑戰所在。為了提高識別率，除了不斷地完善識別算法還應該想辦法克服各種光照條件，使采集到的圖像最利于識別。

車牌識別技術的意義

車牌識別系統LPR是智能交通系統（ITS）的一個重要組成部分。車牌識別系統的主要任務是分析和處理攝取到的復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計車輛。在現代化交通發展中車牌識別系統是制約交通系統智能化、現代化的重要因素，車牌識別系統應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，對字符進行正確識別，從而降低交通管理工作的復雜度。車牌識別系統將獲取的車輛圖像進行一系列的處理后，以字符串的形式輸出結果，這樣不但數據量小，便于存儲，操作起來也更容易，因此車牌識別系統的便捷性是人工車牌識別所不能比擬的，它蘊藏著很大的經濟價值和發展空間，對車牌識別技術的研究是非常有的意義的。

車牌識別技術應用表現

監測報警

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用系統中，車牌識別設備安裝于指定的路口、卡口或由執法人員隨時攜帶按需要放置，系統將識讀所有通過車輛的牌照號碼并與系統中的“黑名單”比對，一旦發現指定車輛立刻發出報警信息。系統可以全天不間斷工作、不會疲勞、錯誤率極低；可以適應高速行駛的車輛；可以在車輛行使過程中完成任務不影響正常交通；整個監視過程中司機也不會覺察、保密性高。應用這種系統將極大地提高執法效率。

超速違章處罰

車牌識別技術結合測速設備可以用于車輛超速違章處罰，一般用于高速公路。具體應用是：在路上設置測速監測點，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往各出口；在各出口設置處罰點，用車牌識別設備識別通過車輛并將號碼與已經收到的超速車輛的號碼比對，一旦號碼相同即啟動警示設備通知執法人員處理。與傳統的超速監測方式相比，這種應用可以節省警力，降低執法人員的工作強度，而且安全、高效、隱蔽，司機需時刻提醒自己不能超速，極大地減少了因超速引發的事故。

車輛出入管理

將車牌識別設備安裝于出入口，記錄車輛的牌照號碼、出入時間，并與自動門、欄桿機的控制設備結合，實現車輛的自動管理。應用于停車場可以實現自動計時收費，也可以自動計算可用車位數量并給出提示，實現停車收費自動管理節省人力、提高效率。應用于智能小區可以自動判別駛入車輛是否屬于本小區，對非內部車輛實現自動計時收費。在一些單位這種應用還可以同車輛調度系統相結合，自動地、客觀地記錄本單位車輛的出車情況，H3智在通行管理系統采用了車牌識別技術，達到不停車、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，系統自動地識讀經過車輛的牌照并查詢內部數據庫。對于需要自動放行的車輛系統驅動電子門或欄桿機讓其通過，對于其它車輛系統會給出警示，由值勤人員處理。可用于特殊單位（如軍事管理區、保密單位、重點保護單位等）、路橋收費卡口、高級住宅區等。

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備，車輛駛入時識別車輛牌照將入口資料存入收費系統，車輛到達出口時再次識別其牌照并根據牌照信息調用入口資料，結合出入口資料實現收費管理。這種應用可以實現自動計費并可防止作弊，避免了應收款的流失。

高速公路已開始實施聯網收費，隨著聯網范圍的擴大，不同車型的收費差額也越來越高，司機利用現有收費系統的漏洞通過中途換卡進行逃費的問題將越來越突出，利用車牌識別技術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。安裝車牌識別設備于道路的起止點，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根據這些結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，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、道路監控系統等。

車牌識別停車場管理系統將攝像機在入口拍攝的車輛車牌號碼圖象自動識別并轉換成數字信號。做到一卡一車，車牌識別的優勢在于可以把卡和車對應起來，使管理提高一個檔次，卡和車的對應的優點在于長租卡須和車配合使用，杜絕一卡多車使用的漏洞，提高物業管理的效益；同時自動比對進出車輛，防止偷盜事件的發生。升級后的攝像系統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。方便了管理人員在車輛出場時進行比對，大大增強了系統的安全性。

國內車牌識別技術發展現狀

目前采用的車牌識別在停車場管理系統中的應用模式主要有三種：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

視頻觸發優勢是不用安裝地感線圈，工程量小。當車輛進入進入視頻識別區域時，相機自動通過車輛的動態圖像識別車牌信息，同時提供模擬觸發識別。缺點是針對無牌車無法輸出圖像，容易漏車。若未識別出車牌結果，可手動點擊模擬觸發進行識別。

2、地感線圈識別模式

地感線圈觸發，一般情況下，在停車場道閘前10米左右的位置，會設有減速帶，車輛通過減速帶減速，為識別車牌留出時間，車輛進入識別區域，觸發地感線圈，自動指揮相機進行抓拍，通過自字符檢測，識別出車牌，道閘放行。地感線圈觸發車牌識別優勢在于觸發率高、不易漏車，而且性能實用穩定，針對無牌車能夠輸出圖像記錄。缺點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行識別，通過地感觸發方式進行上傳。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，是目前應用靈活性最好的識別模式，通過軟件劃定識別區域和輸出區域，根據客戶現場環境，自由設置車牌輸出的位置，可以解決跟車被識別，或過早輸出的問題。當無牌車行駛到輸出區域，輕松記錄無牌車信息。

雖然車牌識別技術已得到很大發展，但是仍然存在難點。這些難點集中體現在以下幾個方面：（1）由于光照、大霧、沙塵暴等天氣影響，導致采集到的圖像質較低，字符受到噪聲干擾，造成部分目標圖像被背景圖像掩蓋，降低車牌字符識別的準確率。（2）我國車牌的特殊性。（a）我國車牌的字符包括中文、數字和英文字母。由于中文字符的筆畫較為復雜，在對中文字符進行二值化處理后，容易造成筆畫模糊，從而導致錯誤的識別。同時在對車牌字符識別時，需要對英文字母和數字進行混合識別，受部分英文字母和數字字符相似的影響，會造成英文字母和數字的誤識。（b）我國車牌識別顏色的多樣性，比如藍色白底、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。

車牌識別發展應用前景廣闊

隨著停車場管理系統的不斷發展，車牌識別技術也開始應用于停車場。不過據調查發現，由于國內只有幾家企業專門開發針對停車場的車牌識別技術，因此目前很多停車場使用的車牌識別技術大多是從早期車牌識別技術照搬過來，而兩者在識別環境、識別角度、燈光環境、車輛行駛速度等方面的較大差異，也導致這些車牌識別系統大多都出現了“水土不服”的現象。對此不少停車場呼吁“私人訂制”的車牌識別系統。

而據最新的數據統計，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。

車牌識別一體機具有優異的成像控制，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重破損的情況，也可實現智能通行管理；另外可脫機運行也是車牌識別一體機的獨特優勢，能有效提升車輛進出效率。

未來，隨著我國城市化進程發展的提速，交通壓力將更加嚴峻，因此智能化交通管理將是今后交通發展的大方向。而作為智能化交通管理體系中的重要核心，車牌識別系統也將得到進一步扶持和發展。專家預測，未來車牌識別技術將有更廣泛的應用，屆時車牌識別系統行業也將面臨大洗牌，只有擁有自主核心技術并且產品質量達標的公司才能過關，這也是車牌識別技術走向快速發展階段的必經之路。