基于图像识别的车型分类车牌识别技术在智能化收费岛设备中的应用

2024年1月17日发(作者：东风雪铁龙官网中国)

基于图像识别的车型分类车牌识别技术在智能化收费岛设备 中的应用发布时间：2021-10-18T01:45:33.673Z 来源：《科学与技术》2021年18期 作者： 孙长凡[导读] 高速公路收费系统是高速公路管理系统的重要组成部分， 孙长凡

中国水利水电第十四工程局有限公司 云南省昆明市 650041 摘要：高速公路收费系统是高速公路管理系统的重要组成部分，也是智能交通系统中的一个重要分支。随着国内高速公路网的逐步扩大和汽车数量的不断增加，高速公路收费系统面临前所未有的考验。为了提高收费系统的效率，杜绝高速路上的作弊行为，本文利用图像处理技术来辅助完善收费系统，针对高速公路收费系统中的图像处理、模式识 别等关键技术进行了深入的研究。关键词：高速公路收费；图像识别；车牌识别；车型识别引言 目前，国内高速公路的建设以及后期维护期间所需要的费用均是利用通行费的方式进行回收，因此高速公路管理系统的核心组成离不开收费系统. 人工收费工作效率低下，逃费、漏费现象普遍存在，运营成本较高，而且需要停车交费，导致收费站成为车流辆高峰时期的交通“瓶颈”。随着科技进步与互联网的快速发展，采用了跨区域联网人工半自动收费和电子不停车收费（ETC）等技术，但部分车辆利用“倒卡”和“换卡”等手段少缴费用，给国家财政造成了一定程度的损失.

为此，在动态视频捕捉与静态图像采集基础上，本文利用图像处理技术来辅助完善收费系统，针对高速公路收费系统中的图像处理、模式识别等关键技术进行了深入的研究。1 图像处理技术 图像处理技术中的图像分割技术是一项有着现实意义的先进技术，其原理是将物体的大致轮廓从背景中分解出来，再利用一些图像处理技术和图像分析手段进行分析，提供有力的参考依据。图像分割技术的重难点在于视觉效果上的研究，现在有一些图像分割技术还不够成熟，需要进一步完善。车牌的图像分割技术是一项智能算式技术，主要根据图像的根本特点，依据某一种算法，将车牌图像完整地从整个图像中分割出来，排除边界、粘连和光线等干扰，得到需要的那部分。这里的图像特点主要是图像的分辨率、色彩、域值和灰度等。通过图像处理技术将图像的这些特征提取出来，通过比对、映射，使图像边缘清晰成像，使逐个特征区域划分出来，达到图像分割的目的。2 车牌识别系统 车牌识别系统，简称为 VLPＲ，是一种以计算机视觉图像识别为基础的应用技术，车牌识别现在在我国被广泛用于公路或高速公路的车牌管理。对于车牌识别技术而言，在标准要求上是相对较严格的，要求把各种动态的汽车车牌在一些比较复杂的环境和背景下识别并提取出来。应用到的技术有车牌画面识别、车辆特征提取、识别车牌字符和图像预处理技术等，用于清晰地提取车牌牌照号码及车牌颜色特征等信息。3 基于图像处理的智能收费系统工作原理和硬件组成 系统设计原理：收费站入口处，在嵌入式控制板的命令下，由CCD图像传感器拍摄到包含车辆牌照的三视图，CCD传输出来数字图像信息至DSP芯片，由识别软件进行牌照区域的搜索、检测、定位，分割出含有牌照的区域，得到单个字符区域，最终采用神经网络算法识别出车辆牌号；同时由DSP根据三视图识别出车辆的车型信息；再经嵌入式系统显示、存储和传输至上位机；出口处识别过程同上，由上位机进行信息的匹配、检索，计算出车辆行驶里程、通行费，再将相关信息显示在出口处的LED屏上。通行费用常采用预付方式，如金融IC卡、信用卡等。 在车辆图像采集处需要设置缓行通道，以避免恶意车辆加速冲卡、夜间车辆大灯等因素对图像的干扰. 系统主要包含4部分：主控、图像数据收集、图像数据分析以及主机服务器。3.1 主控部分 主控部分的主要作用是，当红外传感器感知有车辆通过时，主控部分便发出图像采集信号，3个位置的CCD传感器分别采集车辆图像；采集完毕后，在同步信号的作用下，图像信号传输给DSP进行处理；处理后的信息，由RS485总线将车辆信息传输给主控板；板上集成的RJ45接口与PC机组网相连，负责把车辆信息上传至服务器数据库进行辨认与识别，将处理后的车辆信息送LED显示屏显示。

3.2 图像采集部分 图像采集部分使用了由高感光度类半导体材料生产而成的传感器，它属于电荷藕合器件图像CCD传感器，可以将光线转换为电荷，能够运用于实时监测规格、位移、自主调焦等多个领域，利用模数转换器芯片得到数字信号。CCD传感器具有高清晰度、高分辨率，感光时间快的特点，可满足车辆缓行的动态摄像要求，为保证图像识别的准确性，可设置两次以上摄像。3.3 图像处理部分 车辆图像处理包括车型的确定和车牌识别两个部分。在感知有车经过后，接到控制板命令即接收CCD采集的图像信息，根据三视平面图像计算出车体的长宽高信息；由识别软件得到车牌号码；转换完毕即向主控板发出请求信号，通过RS485总线将车辆信息传送至主控部分。另外为打击各种违规行为，同时会将车辆正视图发送至控制板，并上传至PC服务器。各车道的DSP不参与采集过程，只用于图像处理。单一任务处理使DSP具有很高的迅捷性与实时性，提高了图像识别的效率。

3.4 PC服务器

PC服务器主要完成参数设置、数据管理与查询、通信、显示等，由界面管理单元和数据库管理单元组成。通过以太网卡与嵌入式主控板或其他挂接PC服务器相连。界面管理单元包括实时信息显示和历史数据查询，采用VC++软件编程。可多窗口实时显示过往车辆的入口名称、车型、车牌号码和车辆的正视图像，并在出口处显示出入口名称、行驶里程和通行费用。4 DSP图像识别

收费系统设计的一个关键步骤要求及时地获取车辆准确的信息，包括车型识别和车牌识别。

4.1 车型识别 车型识别主要根据焦距和投影图像大小的比例关系. 使用颜色分割法分割出车辆三视图，根据其与焦距之间的比例关系计算出车辆实际的长宽高，作为通行费计算的一个依据。4.2 车牌识别 提取与辨认车牌时，需要明确车牌、背景（车体）间存在的不同点，国内符合要求的车牌主要分为4类：蓝底白字、黄底黑字、黑底白字以及白底黑字。在环境等因素影响下，从颜色特征提取变得比较困难. 通常从下面两个角度进行特征识别：（1）一般车牌格式是：省份·英文·5位包含英文字符与阿拉伯数字在内的代码，同时数字与英文字符笔画中存在联系；（2）牌底与号码两者使用的色彩不一样，尤其是边缘处更加直观。充分考虑各种因素的影响，找出特征值以便于识别。5 结论 在综合运用图像识别与嵌入式技术的基础上，与数据库技术相结合，本文设计了智能性和自动化程度更高的高速公路收费系统，较大程度地降低了系统建设与公路收费的成本；提高了系统的实时性和可靠性，从而保证了准确收费的成功率；随着“交通强国”、“新基建”等政策的出台，以及车牌自动识别技术集成化、智能化、场景适应能力的提升，车牌识别技术在高速公路领域的应用前景将更加广阔。参考文献[1] 陈天行.新一代的高速公路收费车道车牌识别技术.公路,2007,(6):136－138.

[2] 尹仕健、段国钦.高速公路车牌自动识别系统的应用探讨.广东公路交通,2003,(4):43－46.

[3] 孙卫佳.以车牌识别技术为核心的高等级公路收费系统.长春工业大学学报,2003,24(1):47－49.