貨運(yùn)車輛超限自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)研究

陳宗勇++蔣震++袁成科++鄧孝均

摘 要：針對(duì)當(dāng)前高速公路禁止攔截車輛檢測(cè)的政策要求，在結(jié)合智能檢測(cè)識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種高速公路無(wú)人值守超限貨運(yùn)車輛自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)高速公路無(wú)人值守檢測(cè)點(diǎn)處過(guò)往客運(yùn)、貨運(yùn)車輛的數(shù)據(jù)、圖片、貨車超限情況及車牌信息等進(jìn)行高效自動(dòng)化采集，進(jìn)而在不影響車輛正常行駛的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路客運(yùn)、貨運(yùn)車輛情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，為路政部門制定超限治理的相關(guān)政策方案及后續(xù)的非現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法提供必要的數(shù)據(jù)支持，最終為實(shí)現(xiàn)高速公路貨運(yùn)超限車輛的智能化檢測(cè)與信息化管理提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：車型識(shí)別，車輛稱重，牌照識(shí)別，自動(dòng)識(shí)別

前言

近年來(lái)，國(guó)家高速公路的建設(shè)速度突飛猛進(jìn)，逐漸形成了全國(guó)性的高速公路路網(wǎng)。人們的出行將更加暢通、便捷和安全。目前，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通的日益便利，網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物和線上貨物交易日益成為當(dāng)前物流運(yùn)輸?shù)闹黝}，某些不法經(jīng)營(yíng)者為獲取更多的利益，貨車超限、客車超載運(yùn)輸就成了普遍現(xiàn)象。雖然我國(guó)道路建設(shè)速度很快，但相應(yīng)的體制并沒(méi)有與時(shí)俱進(jìn)，再加上我國(guó)的特殊國(guó)情，車輛超載超限運(yùn)輸已成為危及全國(guó)道路交通安全的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。超載超限運(yùn)輸使得公路路面、橋梁不堪重負(fù)，大大降低了道路、橋梁的使用壽命；同時(shí)，超載車輛容易引發(fā)交通事故，大幅度降低了車輛通行的安全系數(shù)；另外，超限貨車還容易造成交通擁堵，引發(fā)環(huán)境污染。針對(duì)超限運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，傳統(tǒng)管理方法是依靠路政部門攔截車輛進(jìn)入治超站內(nèi)接受檢查并當(dāng)場(chǎng)處罰的執(zhí)法工作方式。而這種方式在時(shí)間、人力、物力上都是一種極大的浪費(fèi)。為了對(duì)高速公路超限、超載運(yùn)輸行為進(jìn)行有效的治理，急需一套能自動(dòng)識(shí)別引導(dǎo)超載超限車輛的自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)總體架構(gòu)

車輛超限自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)主要由車型識(shí)別系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)、車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)及信息顯示誘導(dǎo)模塊等幾部分組成，其系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)車輛駛?cè)霗z測(cè)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行車型識(shí)別和動(dòng)態(tài)稱重，同時(shí)觸發(fā)車牌識(shí)別攝像機(jī)抓拍車牌信息，并通過(guò)可變情報(bào)板將超限超載車輛的車牌信息進(jìn)行顯示提醒，同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音提醒，對(duì)超限車輛進(jìn)行報(bào)警提示，同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)超限信息的實(shí)時(shí)交互與共享。

車輛超限識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)成如圖所示：

車輛超限自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)具有車型識(shí)別、軸胎識(shí)別、車輛分離、稱重計(jì)量、牌照識(shí)別、屏幕顯示及聲光報(bào)警等功能。

2、車型識(shí)別

車型自動(dòng)分類識(shí)別系統(tǒng)的分型方法是檢測(cè)行駛車輛的車速，根據(jù)車速計(jì)算軸距、輪胎大小記錄軸數(shù)，紅外光柵式車輛分離器實(shí)施前后車輛分離和車體外形的檢測(cè)，線圈檢測(cè)器檢測(cè)車輛是否離開檢測(cè)區(qū)域和車輛的大小，根據(jù)對(duì)這些檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析比較，實(shí)現(xiàn)車輛種類的自動(dòng)檢測(cè)。車型識(shí)別結(jié)構(gòu)框圖如圖2 所示。

在道路沿行車方向的一定距離安裝兩條軸檢測(cè)傳感器（氣動(dòng)或壓電式軸檢測(cè)傳感器），當(dāng)車輛通過(guò)檢測(cè)斷面時(shí)，各軸將依次通過(guò)兩條傳感器，利用車輛的第一軸從C1到C2的時(shí)間T及C1、C2之間的距離S，計(jì)算出車輛的行駛速度V（V=S/2、T），利用第一個(gè)軸檢測(cè)器測(cè)量車輛經(jīng)過(guò)時(shí)相鄰兩個(gè)軸之間的時(shí)間T1、T2、T3、T4...（T1表示車輛1、2軸的之間的時(shí)間，T2表示車輛2、3軸之間的時(shí)間，依此類推），通過(guò)公式Sn=V*Tn（n=1，2，3...）即可得到車輛相鄰兩軸之間的軸距。在一輛車通過(guò)車輛分離器期間C1主機(jī)所檢測(cè)的信號(hào)數(shù)量就是軸數(shù)。依據(jù)這些參數(shù)可以對(duì)通過(guò)該檢測(cè)斷面的機(jī)動(dòng)車輛按分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。

將前后兩輛車分辨出來(lái)，是正確識(shí)別車型種類的技術(shù)關(guān)鍵。紅外光柵式車輛分離設(shè)備采用紅外線對(duì)射方式，按一定規(guī)律垂直排布，在路面上形成一個(gè)紅外光柵網(wǎng)，可以將通過(guò)檢測(cè)器的前后車輛分離出來(lái)，它的可靠應(yīng)用避免了將兩輛車判為一輛車或一輛車（尤其是拖掛車）判為兩輛車的錯(cuò)誤。車輛分離器隨時(shí)向主機(jī)傳輸車輛分離狀態(tài)，同時(shí)在有車情況下，車輛外型特征也由車輛分離器檢測(cè)。

環(huán)形線圈檢測(cè)器采用電磁感應(yīng)原理，當(dāng)車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域時(shí)，線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化引起振蕩頻率變化，通過(guò)檢測(cè)頻率的變化判斷車輛的到來(lái)、離開及車輛的大小。

3、車輛動(dòng)態(tài)稱重

所謂的車輛動(dòng)態(tài)稱重即對(duì)一個(gè)快速移動(dòng)的車輛在短時(shí)間內(nèi)以一定的精度確定其重量。其主要工作過(guò)程如下圖所示：

1）車頭接近感應(yīng)線圈時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)感應(yīng)線圈和高速動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備，對(duì)車輛進(jìn)行稱重，同時(shí)觸發(fā)車型識(shí)別器，抓拍當(dāng)前車輛圖像，將抓拍圖像傳送至控制計(jì)算機(jī)，提取車輛信息包括：軸重、軸型、速度、重量等數(shù)據(jù)。

2） 車尾通過(guò)收尾感應(yīng)線圈時(shí)，系統(tǒng)將采集的車輛信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比對(duì)，得出稱重結(jié)果，同時(shí)判斷車輛是否超限。

3）對(duì)于客運(yùn)車輛，車型識(shí)別以后只進(jìn)行稱重操作，稱重后直接放行。

4） 對(duì)于貨運(yùn)車輛，進(jìn)行車型識(shí)別后稱重，如果當(dāng)前車輛超限，系統(tǒng)將超限信息發(fā)送給系統(tǒng)服務(wù)器，同時(shí)情報(bào)板顯示車輛超限信息并播報(bào)語(yǔ)音提示，引導(dǎo)車輛進(jìn)入復(fù)檢區(qū)進(jìn)行復(fù)檢稱重；如果車牌識(shí)別器無(wú)法識(shí)別車輛信息，如：車牌遮擋、污損等，車牌識(shí)別器也將該信息傳送給服務(wù)器，中心控制器啟動(dòng)前方路側(cè)攝像機(jī)對(duì)車輛拍照，并將結(jié)果提交治超站控制中心，工作人員依據(jù)路側(cè)攝像機(jī)傳回圖像對(duì)可疑車輛進(jìn)行攔截。

5）貨運(yùn)車輛進(jìn)入復(fù)檢區(qū)，靜態(tài)稱重系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行精確稱重。若確定車輛超限，系統(tǒng)通知工作人員對(duì)超限車輛進(jìn)行處理，并引導(dǎo)車輛進(jìn)入超限貨物中轉(zhuǎn)區(qū)或接受其他處理措施；若未超限，則直接放行。

6）針對(duì)超限車輛未進(jìn)入復(fù)檢區(qū)而直接逃逸的，將該車輛信息列入黑名單，并將該車輛信息發(fā)送至其他治超站、收費(fèi)站和監(jiān)控中心。

4、車輛牌照識(shí)別

車輛牌照識(shí)別技術(shù)（Vehicle License Plate Recognition，VLPR）是計(jì)算機(jī)視頻圖像識(shí)別技術(shù)在車輛牌照識(shí)別中的一種應(yīng)用。此項(xiàng)技術(shù)要求能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)中的汽車牌照從復(fù)雜背景中提取并識(shí)別出來(lái)，通過(guò)車牌提取、圖像預(yù)處理、特征提取、牌照字符的分割與識(shí)別等技術(shù)，將組成車牌號(hào)碼的全部字符圖像提取出來(lái)，并對(duì)車牌中的文字、字母和數(shù)字進(jìn)行識(shí)別，最后給出真實(shí)的車牌號(hào)碼。目前車牌識(shí)別的技術(shù)水平為字母和數(shù)字的識(shí)別率可達(dá)到96%，漢字的識(shí)別率可達(dá)到95%。

高速公路收費(fèi)站在距離超限收費(fèi)檢查站一定距離的地方設(shè)置高精度的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)和車輛牌照識(shí)別設(shè)備，車型識(shí)別系統(tǒng)首先根據(jù)車輛各種信息識(shí)別車輛類型，在車輛駛過(guò)秤臺(tái)的同時(shí)啟動(dòng)牌照識(shí)別設(shè)備的CCD攝像機(jī)，通過(guò)圖像采集卡采集圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到車牌號(hào)碼，根據(jù)檢測(cè)到車型分類計(jì)算該車是否超限以及超限的具體數(shù)量，并將車型分類、車牌號(hào)碼、車輛總負(fù)荷以及超限數(shù)量等數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口送往監(jiān)控中心信息管理系統(tǒng)。并在超限檢測(cè)收費(fèi)站與動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)之間設(shè)置可變情報(bào)板配套設(shè)施，將超限車輛的車牌號(hào)碼、載荷以及超限重量顯示在可變情報(bào)板上，提示超限的車輛駛?cè)氤奘召M(fèi)站進(jìn)行卸載和交費(fèi)，而未超限車輛則不需停車。另外，為了防止動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的精度不夠以及超限載荷的卸載，還應(yīng)在超限檢測(cè)收費(fèi)站內(nèi)設(shè)置靜態(tài)稱重的儀器設(shè)備，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)車輛進(jìn)行相應(yīng)的處罰。

5.結(jié)論

本文詳細(xì)的系統(tǒng)的講述了車輛超限識(shí)別系統(tǒng)中的車輛類型識(shí)別、車輛稱重和牌照識(shí)別方法及各自的工作原理與流程，為高速公路無(wú)人值守監(jiān)控超限貨運(yùn)車輛提供了較為系統(tǒng)的方法。解決了當(dāng)前超限檢測(cè)耗時(shí)耗力的問(wèn)題。

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