【安防知識網(wǎng)】近年來，隨著人們生活水平的提高，我國的汽車數(shù)量呈直線上升趨勢，其一方面為人們的生活帶來便利，另一方面，行駛時隨意變道、超載、使用套牌車、發(fā)生交通事故后逃逸等事件也頻頻發(fā)生，這在一定程度上給交警、公安等執(zhí)法部門的工作帶來極大的麻煩。而車牌識別系統(tǒng)，基于以上原因，正在道路監(jiān)控中發(fā)揮著不可忽視的作用。

        由公安部統(tǒng)計得知，截至09年3月底，全國汽車保有量為六千多萬輛，保持快速增長趨勢。這一組數(shù)據(jù)表明，中國的汽車擁有量正在以無法預料的速度迅速增長，但隨之帶來的問題是空氣污染、停車位數(shù)量不足、交通擁堵嚴重、違章交通事故頻發(fā)等等，嚴重影響著人們的生活質量。

        另一方面，隨著機動車數(shù)量的劇增，行駛時隨意變道、超載、使用套牌車，發(fā)生交通事故后逃逸等事件也頻頻發(fā)生，這在一定程度上給交警、公安等執(zhí)法部門的工作帶來極大的麻煩。其中，取證的及時性和正確性也嚴重影響著對交通事故的處理。而車牌識別系統(tǒng)，這一智能交通中重要的組成部分，正伴隨人們生活水平的不斷提高、城市車輛激增等，在道路監(jiān)控中發(fā)揮著不可忽視的作用。本文將從技術和應用，多視角地對車牌識別系統(tǒng)進行介紹，期望與業(yè)內外讀者共同探討。

多種應用方式
        近年來，我國的基礎設施投資力度越來越大，特別是08年末啟動的4萬億拉動內需的兩年經(jīng)濟振興計劃，道路建設就是其中重點之一。但由于道路建設期一般較長，其增長速度遠遠跟不上車輛的急劇增長，致使交通狀況不容樂觀。深圳海灣安全技術有限公司市場營銷部葉繼主表示，車輛大幅增長，違章行駛也在增長，但依然是狹窄的路面及有限的警力，這就在一定程度上造成了交通擁擠混亂，而現(xiàn)代化的城市需要現(xiàn)代化的管理手段，以達到監(jiān)督、疏導交通、減少違章和減少警力投入的目的。

        車牌識別系統(tǒng)作為現(xiàn)代交通管理手段中的重要一環(huán)，經(jīng)過多年的發(fā)展，已不再是單一的識別車牌，而是朝著更廣泛的應用領域、更多的功能方向發(fā)展。上海博康智能信息技術有限公司總經(jīng)理虞正華表示，車牌識別系統(tǒng)是智能交通中的一個熱點，最初的車牌識別系統(tǒng)只是用在卡口的車輛記錄系統(tǒng)中，即在道路卡口中記錄過往車輛的車牌信息，以備統(tǒng)計通過車輛數(shù)目、車牌信息等。但隨著此項技術的成熟，其已被越來越多的智能交通系統(tǒng)所采用，如電子警察、停車場、收費站管理系統(tǒng)等，這標志著，其已不僅僅是專用于公安、交警等執(zhí)法部門，而是逐漸走向多應用領域的民用市場。

        據(jù)神州數(shù)碼（中國）有限公司自有品牌AMPON產(chǎn)品部經(jīng)理葉韶光介紹，車牌識別目前已成為“平安城市”建設中重要的組成部分，為道路交通管理提供幫助，其不僅應用于闖紅燈抓拍、超速行駛違章抓拍、車輛旅行時間統(tǒng)計、高速公路車輛管理應用等道路交通應用中，還在治安安防監(jiān)控中如治安卡口車牌識別、盜搶車輛通緝、刑事案件輔助偵破等應用中都得到了廣泛的使用。以下為目前車牌識別系統(tǒng)較為常見的功能應用。

1、監(jiān)測報警
        一些被通緝或掛失的車輛、欠繳費車輛、未年檢車輛、肇事逃逸及違章車輛等都會被錄入監(jiān)控“黑名單”，將這些車牌號碼輸入到車牌識別系統(tǒng)中，利用安裝在各個路口的車牌識別系統(tǒng)攝像機進行采集、讀取來往車輛的車牌號，并與名單中的車牌號進行比對等，一旦發(fā)現(xiàn)“黑名單”車輛即立刻發(fā)出報警信息。海灣葉繼主表示，車牌識別系統(tǒng)在使用時可在車輛行駛過程中就完成識別，不影響正常的交通運行，整個監(jiān)視過程司機等也不會察覺，隱蔽性高，且進行全天不間斷工作，大大提高了執(zhí)法效率。

2、超速違章處罰
        此種應用一般用在高速公路車輛超速檢測，其結合測速設備即可用于車輛超速違章處罰。該應用需要在高速公路上設置測速監(jiān)測點，抓拍超速車輛的車牌號碼，將違章車輛的車牌號碼及圖片發(fā)往至各個高速公路出入口，在出入口處設置處罰點。車牌識別系統(tǒng)將通過的車輛與已收到的超速車輛號碼進行比對，一旦號碼相同即啟動警示設備通知執(zhí)法人員處理。與傳統(tǒng)的超速監(jiān)測系統(tǒng)相比，大大節(jié)省了警力，降低了執(zhí)法人員的工作強度。

3、計算車輛旅行時間
        在交通管理系統(tǒng)中，可通過計算車輛在某條道路的平均旅行時間來判斷該條道路擁堵的狀況。據(jù)海灣葉繼主介紹，將車牌識別系統(tǒng)安裝于道路的起點與終點，識讀所有通過車輛并將車牌號碼和起終點時間傳回交通指揮中心。由此即可根據(jù)每輛車在起、終點被識讀到的時間間隔就可計算出車輛的平均旅行時間，并判斷道路是否擁堵。若出現(xiàn)擁堵情況，即可在道路顯示屏上發(fā)布公告，通知來往車輛注意。

        除以上三種常見應用外，其他如車輛出入管理、自動放行等在停車場管理系統(tǒng)中也獲得較為廣泛的應用；車牌號碼自動登記也在電子警察系統(tǒng)、道路監(jiān)控系統(tǒng)中得到應用，可有效減少交管部門的工作強度，并大幅度提高處理速度和效率。神州數(shù)碼的葉韶光介紹，現(xiàn)在車牌識別系統(tǒng)在其他行業(yè)也有廣泛的需求，如大型倉庫中需要對進出車輛進行稱重，確保不會出現(xiàn)貨物誤裝或丟失的現(xiàn)象，通過車牌識別系統(tǒng)的引入，可自動記錄進出車輛的車牌號碼，并將車輛的重量信息、時間信息疊加保存，便于后期查詢。[nextpage]

多系統(tǒng)組成識別功能強大
       據(jù)漢王科技股份有限公司智能交通事業(yè)部客服中心主任蔣輝介紹，車牌識別系統(tǒng)被應用于高速公路對行駛車輛監(jiān)管，其已成為高速公路機電系統(tǒng)組成的一部分，在計量收費、聯(lián)網(wǎng)收費、不停車收費等部分都要求安裝車牌識別系統(tǒng)，已成為不可或缺的組成部分。一套完整的車牌識別系統(tǒng)主要由三大部分組成，包括前端路口采集識別控制部分、網(wǎng)絡傳輸部分和中心管理部分。

前端路口控制系統(tǒng)
        其前端路口控制系統(tǒng)包括采集單元、補光單元、觸發(fā)單元、識別控制單元等部分。天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司交通平安城市部產(chǎn)品總監(jiān)孫濤解釋說，當觸發(fā)單元檢測到車輛時，即發(fā)送信息給采集單元，其會隨即對車輛進行捕捉抓拍和辨識，并形成可上傳的識別信息，包括車輛牌照號、牌照顏色、字符及車型、車輛顏色，有的系統(tǒng)還可包括車輛前排乘座人員的特征狀況等。

1、采集單元
        采集單元主要是指前端攝像機，因道路環(huán)境較為復雜，其所使用的攝像機比一般監(jiān)控用的攝像機要求高很多。據(jù)海灣葉繼主分析，現(xiàn)在照車牌的攝像機主要使用在出入口、高速公路和城市道路上。因室外環(huán)境非常復雜，高低溫、雨雪、煙霧等的影響易造成車牌無法辨識，甚至中午強光照射等，都有可能因為攝像機快門、進光量，以及其他功能無法適當配合而不能將車牌清晰地辨識出來。

        正是由于一系列因素的影響，車牌識別用攝像機不僅需要動態(tài)范圍寬、低照度等，還要求具備強光抑制功能，此項功能主要是為了解決在夜間環(huán)境光照不足而又缺少補光的條件下，因車牌周邊汽車強光燈照射而導致車牌部分曝光不足，出現(xiàn)車牌模糊或根本無法辨識的情況。

        神州數(shù)碼葉韶光表示，現(xiàn)在道路監(jiān)控中使用的攝像機分標清與高清兩種，其中高清攝像機一般為百萬像素IP攝像機，甚至有的是300萬或500萬像素的高清攝像機，1臺高清攝像機可代替多臺標清攝像機，并同時可監(jiān)看多個車道，甚至可看清駕駛員的面部等。但因其采用CMOS傳感器，低照度性能差，夜晚效果不佳，而標清攝像機雖然清晰度不如高清攝像機，但夜間低照度效果卻高于高清攝像機，這樣就會大大提升夜晚的識別率。但不可否認的是，高清攝像機已成為未來的一個應用方向。

        “除此之外，夜間十字路口闖紅燈抓拍系統(tǒng)對攝像機要求也很高。由于夜間周邊環(huán)境較暗，紅綠燈的亮度比周邊環(huán)境亮很多，攝像機會默認為亮度信號，從而無法表現(xiàn)出真實的顏色，使紅綠燈的顏色無法看清楚，尤其是紅燈與黃燈?！鄙裰輸?shù)碼葉韶光表示。針對此種情況，神州數(shù)碼AMPON獨創(chuàng)的紅綠燈辨識技術，可針對亮度區(qū)域獨立處理色彩，從而確保紅綠燈顏色真實。現(xiàn)在紅綠燈抓拍系統(tǒng)已經(jīng)成為“平安城市”項目的重要組成部分，因此在其產(chǎn)品中預設電子快門技術，可同時滿足車牌抓拍和道路治安監(jiān)控的需求，避免普通攝像機單一快門速度導致出現(xiàn)環(huán)境亮度和高速運動車輛在抓拍上的矛盾。

2、補光單元
        在夜間光線不足的情況下，僅靠攝像機技術仍無法清楚地辨識到滿足要求的車牌信息（車牌顏色、字符等），通常都還會安裝補光燈，以獲取清晰的車輛信息。上海博康虞正華表示，這些補光單元是與攝像機配套的，傳統(tǒng)使用的是常明燈，但此種燈耗電量大，不夠環(huán)保，現(xiàn)在已改為閃光燈和LED燈。但由于閃光燈會給駕駛員開車帶來影響，因此交管部門已開始禁止使用，而LED燈則屬于較新的技術，較為環(huán)保，且光亮度也足夠，已逐步發(fā)展成為主流。補光燈在夜間主要與攝像機配合進行抓拍，以在夜間光線不足的情況下，抓拍到的車牌及包括車牌顏色、車牌字符，甚至車輛顏色及前排駛乘人員面部特征等，使圖像較為清晰，以備存儲。

3、觸發(fā)單元
車牌識別系統(tǒng)的觸發(fā)單元主要是用來檢測車輛是否抵達抓拍區(qū)域。漢王的蔣輝解釋說：“如在高速公路上安裝車牌識別系統(tǒng)時，當觸發(fā)單元檢測到車輛已駛達抓拍區(qū)域時，即發(fā)送信號給攝像機進行抓拍，攝像機將抓拍的信息發(fā)送給識別單元?！蹦壳爸饕褂玫挠|發(fā)方式有地感線圈型車輛檢測器、雷達測速，以及視頻觸發(fā)等方式。[nextpage]

       其中地感線圈是在需抓拍的道路適當位置埋一個線圈，當車輛壓過線圈時，車輛檢測器檢側到線圈的感應信號，隨即發(fā)送信號給主機，控制攝像機進行抓拍。深圳景陽科技股份有限公司國內營銷技術總監(jiān)任勇表示，此種地感線圈型車輛檢測器技術較成熟，目前使用較多，準確率也較高，可達到95%以上的抓拍精度，且抓拍位置固定，使得車輛識別率也很高。缺點是施工時會破壞路面，且線圈壽命受外界環(huán)境影響較大，會出現(xiàn)老化或斷裂等情況。

        而視頻觸發(fā)方式，是在主機畫面上設定一個虛擬的線圈，當有車輛進入虛擬線圈時，主機判斷即進行抓拍。其優(yōu)點是不需要埋設線圈，大大減少了施工工程量，方便安裝。但其存在判斷準確率稍低的問題，尤其是夜間光線黑暗，沒有良好的補光時，會使捕獲率及識別率大大降低。
雷達檢測是采用雷達控制器發(fā)射的無線電波來檢測車輛是否進入抓拍區(qū)，從而控制抓拍。該技術還被主要用來檢測車輛速度，包括超速、限速等情況。景陽任勇解釋，雷達使用無線電波，并采用區(qū)間測速的方式，在高速公路上設置兩個區(qū)間點，通過計算車輛進出此區(qū)域的時間來計算車輛的速度，以判斷其是否超速。

        比較各種車輛檢測觸發(fā)抓拍的方式，天地偉業(yè)蘇濤表示，線圈與雷達是屬于硬件觸發(fā)方式，通過硬件觸發(fā)進行抓拍，由識別單元（其內嵌識別軟件）對抓拍的圖片進行識別，其不但識別正確率高，還能有效節(jié)省系統(tǒng)的資源占用情況；而視頻觸發(fā)方式雖然施工安裝方便靈活，但其需將采集的每一幀圖片進行軟件識別，對資源的開銷占用開銷大，且易受環(huán)境影響，觸發(fā)精度很難達到硬件觸發(fā)的精度，雖可設定多種抓拍規(guī)則，但在“捕獲率、識別率”這些硬性指標上很難超過硬件外觸發(fā)的系統(tǒng)”?！扒夷壳耙曨l觸發(fā)還無統(tǒng)一標準，技術還欠成熟，易出現(xiàn)誤報、漏報情況?！睗h王蔣輝也補充解釋道。

4、識別控制單元
        識別控制單元其實是一臺能適用于惡劣環(huán)境運行的嵌入式工控機，其內嵌識別控制軟件，要實現(xiàn)觸發(fā)檢測、攝像機抓拍控制、車牌識別和網(wǎng)絡上傳等多項功能。當觸發(fā)單元檢測到車輛駛入抓拍區(qū)域時，即發(fā)送信號給識別控制單元，進而由識別控制單元去控制攝像機進行抓拍，攝像機便將抓拍到的信息發(fā)送給識別控制單元。隨后識別控制單元對抓拍的信息進行處理，即對抓拍的圖片進行分析和識別，其中最主要是車牌識別。識別其一般包括車牌定位，車牌切分，二值化和最終的字符識別等。有的算法還會有圖像校正，陰影處理等?，F(xiàn)在的車牌識別系統(tǒng)還會引入了目標跟蹤技術，并且引入顏色識別、車型識別、車標識別技術等。

        識別控制單元將識別后的車牌信息打成數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡傳送到上位管理計算機。如果系統(tǒng)沒有外觸發(fā)裝置，采用視頻軟觸發(fā)方式，其除需增加視頻軟觸發(fā)軟件外，其它功能模塊應該說與硬件觸發(fā)相同。

        本文介紹的車牌識別系統(tǒng)是基于從抓拍到完成識別和上傳都基于前端設備的系統(tǒng)，即完整地包括采集單元、補光單元、觸發(fā)單元、識別控制單元，這也是目前較多見的系統(tǒng)組成方式。但也有的車牌識別系統(tǒng)前端只完成抓拍，即只包含采集單元、補光單元、觸發(fā)單元，并將抓拍的信息上傳管理中心，而由管理中心來完成車牌識別工作。

        基于前端設備識別或基于控制中心識別，二種方式的優(yōu)劣之分目前尚未見廠商和用戶的詳細評述，相信隨著應用的深入會有一個說法。[nextpage]

傳輸單元
        因整個系統(tǒng)都需將前端的信息傳輸至中心，這就需要有傳輸單元。據(jù)北京文安科技發(fā)展有限公司售前技術支持何茂林介紹，網(wǎng)絡傳輸部分主要提供數(shù)據(jù)傳輸鏈，傳輸網(wǎng)絡可根據(jù)實際需求采用電話撥號、寬帶網(wǎng)絡、專用光纖網(wǎng)絡、無線GPRS/CDMA等方式，目的是最快速地將前端的信息傳輸至后端控制管理中心。

        上海博康虞正華進一步解釋，傳輸系統(tǒng)所傳輸?shù)男畔窜嚺谱R別方式不同會有兩種類型。當車牌識別功能在前端時，其主要用來傳輸數(shù)據(jù)及圖片，而當車牌識別功能在中心端時，其主要是用來傳輸視頻信號，包括模擬及數(shù)字信號等。

中心管理部分
        如果系統(tǒng)是基于從抓拍到完成識別和上傳都基于前端設備的系統(tǒng)，則中心管理部分其主要包括數(shù)據(jù)查詢、處理、發(fā)布模塊，抓拍數(shù)據(jù)維護模塊，機動車監(jiān)控（闖紅燈違法車輛、黑名單管理）模塊，設備管理監(jiān)控模塊，監(jiān)測報警模塊，用戶管理監(jiān)控模塊等等，軟件模塊的多少和功能可能會因不同的開發(fā)商而有差異，但大多數(shù)功能是會相同的，只是實現(xiàn)的技巧上會有高低。文安的何茂林還說明，中心管理部分主要是完成對前端路口設備、數(shù)據(jù)通訊管理和數(shù)據(jù)處理等工作。

        中心管理系統(tǒng)最基本的可以實現(xiàn)圖片、數(shù)據(jù)等信息的存儲，包括車牌號碼、車輛顏色等信息均應存儲在其中。而在中心管理部分均設置相應的數(shù)據(jù)庫，不僅可進行比對車牌號碼，還方便公安機關布控、報警等操作。如果報警裝置在卡口前端時，可直接通過前端的車牌識別控制系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)給前端卡口管理點。

        種方式即在后端中心服務器處統(tǒng)一進行報警管理和控制。當前端每回傳一條數(shù)據(jù)，就可自動與數(shù)據(jù)庫中信息進行比對，若比對成功，則發(fā)出報警提示，若不是數(shù)據(jù)庫中的信息，則放行。

        當然，這些部分并不是獨立存在，而是統(tǒng)一的整體，其互相支持，構成一套完整、強大的車牌識別系統(tǒng)。

仍存在問題，亟待解決
        車牌識別系統(tǒng)已在各個道路、停車場管理等方面發(fā)揮著重要的作用，但其發(fā)展至今，在使用過程中，仍有一些問題需要解決。

攝像機技術有待提高
        攝像機廠家雖針對道路監(jiān)控研發(fā)出相應的產(chǎn)品，并特別針對交通的特殊要求進行改進。但由于道路監(jiān)控中，攝像機長期處于室外，受環(huán)境因素影響較大，因此不僅要求其清晰度高，還要求適應性強。神州數(shù)碼葉韶光舉例說，應用在卡口車牌識別的使用環(huán)境相對較復雜，有的是國道，有的是省道，有的是縣道，而不同的使用環(huán)境車輛的行駛速度不同，這對攝像機的快門速度設定要求就較高，不僅要便于使用者安裝調試，還要求快門速度設定更加準確，以適應不同的使用場所。針對此方面應用，神州數(shù)碼AMPON推出的攝像機設計有Traffic交通專用功能，可針對不同道路的使用場合，通過固定模式來確定快門速度，簡化使用者的調試工作。而快門速度細分，也可適用于更多的場合。

        方面值得注意的是，北方冬天的雨雪及大霧天氣時有發(fā)生，在這種情況下，道路監(jiān)控攝像機的清晰度就會存在很大問題，因此不少廠家設計了透霧功能。但神州數(shù)碼葉韶光表示，現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的多為黑白透霧功能，但此種會損失掉車牌的顏色。因此神州數(shù)碼AMPON特別研發(fā)了彩色透霧，通過特有的偵測電路，自動偵測畫面中的灰度霧像數(shù)據(jù)，針對有霧畫面進行獨特的處理，實時調整圖形的動態(tài)范圍曲線，強化色彩還原度，提供更為真實的監(jiān)控畫面。[nextpage]

高清晰但帶來其它問題
        的智能交通系統(tǒng)已從標清系統(tǒng)逐步過渡到高清系統(tǒng)，高清系統(tǒng)的優(yōu)勢不言而喻，但天地偉業(yè)孫濤則認為，高清圖片由于圖片覆蓋面廣，可能會同時在圖片中出現(xiàn)多個車牌的識別問題。但更為重要的是，高清數(shù)據(jù)量過大，不僅會出現(xiàn)處理速度過慢的問題，還會因對資源占用需求過大難以實現(xiàn)高清視頻流識別，這些都是車牌識別系統(tǒng)在高清系統(tǒng)中面臨的新問題。

破損污舊車牌識別難度較大
        在使用幾年之后，難免會出現(xiàn)污染和磨損等現(xiàn)象，而在路面上行駛的車輛也很難保證都是標準干凈的車牌，因此在實際環(huán)境中，面對破損污舊的車牌，如何提高車牌識別系統(tǒng)的識別能力也是實際需要解決的問題。

        蔣輝舉例說，如在山西、陜西等長期拉煤的車輛，由于較臟，會將車牌擋住一部分，或還有故意擋住車牌。針對這種情況，車牌識別系統(tǒng)是無法識別的，因為它僅是一項對已有圖像的識別技術，并不包含有透視能力，因此如何在視頻流中既有干擾又有污損的情況下定位和識別車牌，是目前車牌識別系統(tǒng)需要進一步完善和發(fā)展的。

        文安何茂林表示，針對這方面問題目前解決的方法是，要提高車牌識別系統(tǒng)的識別率，目前主要采用的方法是，在視頻流中首先對車體進行判斷，隨后對車牌進行初定位，并進行判斷，在對車牌進行精確定位后，通過算法對車牌進行字符和數(shù)字識別，以得到車牌的信息。但此種方式主要取決于算法的精確度，因此算法的好壞是至關重要的。

結語
        識別系統(tǒng)經(jīng)過近幾年的發(fā)展，其應用和技術發(fā)展較為紅火，雖仍有一些問題需要解決，各廠家也已投入大量的人力物力進行研發(fā)，以令其識別率及準確率更高。另一方面，國家目前對道路等基礎設施建設投資力度加大，而車牌識別系統(tǒng)作為道路基礎建設的重要一環(huán)，面臨的機遇與挑戰(zhàn)也將會更加嚴峻。