車牌號的識別原理

哈爾濱車牌識別技術(shù)是一項利用車輛的動態(tài)視頻或靜態(tài)圖像進(jìn)行車牌號碼、車牌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車輛駛?cè)胍曇暗墓δ芊Q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，定位出車牌位置，再將車牌中的字符分割出來進(jìn)行識別，然后組成車牌號碼輸出。

1.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、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。

具備視頻車輛檢測功能的車牌識別系統(tǒng)，首先對視頻信號中的一幀（場）的信號進(jìn)行圖像采集，數(shù)字化，得到對應(yīng)的數(shù)字圖像；然后對其進(jìn)行分析，判斷其中是否有車輛；若認(rèn)為有車輛通行，則進(jìn)入到下一步進(jìn)行車牌識別；否則繼續(xù)采集視頻信號，進(jìn)行處理。

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)無法正確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，將視頻車輛檢測與車牌自動識別相結(jié)合具備一定的技術(shù)難度。

2.車牌號碼、顏色識別

為了進(jìn)行車牌識別，需要以下幾個基本的步驟：

? 車牌定位，定位圖片中的車牌位置；

? 車牌字符分割，把車牌中的字符分割出來；

? 車牌字符識別，把分割好的字符進(jìn)行識別，最終組成車牌號碼。

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

(1）車牌定位

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)確地確定車牌區(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，找到符合汽車車牌特征的若干區(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)域作為車牌區(qū)域，并將其從圖象中分割出來。

（2）車牌字符分割

完成車牌區(qū)域的定位后，再將車牌區(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)滿足車牌的字符書寫格式、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）車牌字符識別

字符識別方法目前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，最后選最佳匹配作為結(jié)果?；谌斯ど窠?jīng)元網(wǎng)絡(luò)的算法有兩種：一種是先對待識別字符進(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待處理圖像輸入網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)自動實現(xiàn)特征提取直至識別出結(jié)果。

實際應(yīng)用中，車牌識別系統(tǒng)的識別率與車牌質(zhì)量和拍攝質(zhì)量密切相關(guān)。車牌質(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、車牌被遮擋、車牌傾斜、高亮反光、多車牌、假車牌等等；實際拍攝過程也會受到環(huán)境亮度、拍攝亮度、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，除了不斷的完善識別算法，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。

哈爾濱車牌識別技術(shù)是指能夠檢測到受監(jiān)控路面的車輛并自動提取車輛車牌信息（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)。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、汽車數(shù)量急劇增加，對交通控制、安全管理、收費管理的要求也日益提高，運用電子信息技術(shù)實現(xiàn)安全、高效的智能交通成為交通管理的主要發(fā)展方向。車牌號碼是車輛的唯一“身份”標(biāo)識，車牌自動識別技術(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、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車牌號碼并與系統(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，將違章車輛的車牌號碼及圖片發(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，記錄車輛的車牌號碼、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

將指定的車牌信息輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動地識讀經(jīng)過車輛的車牌并查詢內(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識別車輛車牌將入口資料存入收費系統(tǒng)，車輛到達(dá)出口時再次識別其車牌并根據(jù)車牌信息調(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。

目前，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車牌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。

——車牌號碼自動登記

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。