基于車牌識別的高速公路通行費拆分系統(tǒng)分析

趙美娟

(山西欣奧特自動化工程有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

現(xiàn)如今，我國高速公路事業(yè)飛速發(fā)展，數(shù)量和規(guī)模不斷增加，高速公路聯(lián)網(wǎng)收費的覆蓋范圍也越來越廣，高速公路通行費拆分系統(tǒng)的自動化程度及其效率將成為重點。車牌智能識別作為實現(xiàn)通行費合理拆分的核心技術(shù)之一，在高速公路收費系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用，不僅為高速公路規(guī)范化管理提供了便捷，還為高速公路運營帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[1]。收費服務(wù)人員理解掌握車牌智能識別系統(tǒng)的原理和性能要求，能更好的履行崗位職責(zé)要求。

1 車輛信息識別在高速公路收費中的作用

1.1 提高人工稽査效率

實時提供各類型車輛的詳細(xì)出入情況及車況特征，快速提供有效證據(jù)。在防逃費稽査活動中代替人工稽査，顯著提高工作效率與及時性。

1.2 促進(jìn)系統(tǒng)和諧穩(wěn)定發(fā)展

當(dāng)窗口工作人員與駕駛?cè)藛T相互竄通，出現(xiàn)違法違規(guī)情況時，能快速提供有效數(shù)據(jù)進(jìn)行辨別。

1.3 減少道路堵塞，提升高速公路整體形象

提高窗口工作人員監(jiān)管效率，管理平臺互聯(lián)互通，對來往車輛出入信息提供參照，減少人工操作。管理人員可通過后臺監(jiān)查，提高監(jiān)管工作效率。

1.4 提高經(jīng)營效益

通過全面采集記錄車輛信息，防止各類逃費現(xiàn)象，從而減少經(jīng)營收支的流失，增加經(jīng)營效益。

1.5 提高全民素養(yǎng)

對拒絕繳費、損壞路產(chǎn)及逃費現(xiàn)象有效稽查，必將打擊逃費組織及個人的僥幸心理和投機(jī)取巧心理，實現(xiàn)人人守法。

2 車牌識別技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 視頻識別式

視頻識別模式，就近選擇安裝位置，當(dāng)車輛進(jìn)入視頻識別區(qū)域時，抓拍單元將自動從通過車輛的動態(tài)圖像中識別車牌信息，提供觸發(fā)識別[2]。優(yōu)勢：無需利用外界設(shè)備(如不用安裝地感線圈)，工程量小，無需矯正觸發(fā)位置，適合移動，滿足便攜應(yīng)用要求。缺點：易出現(xiàn)不必要的抓拍，增加存儲(移動物體通過指定區(qū)域，即產(chǎn)生觸發(fā)抓拍)。

2.2 地感線圈識別式

地感線圈識別模式，一般情況下在閘前10 m左右的位置設(shè)有減速帶，車輛通過減速帶減速，當(dāng)車輛進(jìn)入預(yù)檢識別區(qū)域時，觸發(fā)地感線圈發(fā)出I/O觸發(fā)信號至攝像機(jī)單元進(jìn)行抓拍，通過字符檢測識別車牌。

2.3 發(fā)卡觸發(fā)識別模式

發(fā)卡觸發(fā)識別模式與地感線圈識別模式類同，即在車輛到達(dá)收費窗口，工作人員交付IC卡時，收費系統(tǒng)會發(fā)出I/O觸發(fā)信號至攝像機(jī)單元進(jìn)行抓拍，通過動態(tài)庫將車輛、地址及時間加到所抓拍的圖像當(dāng)中，供系統(tǒng)使用。優(yōu)勢：觸發(fā)率高，不易漏車，針對無牌及有遮擋異物的車輛能夠輸出圖像記錄。缺點：需要施工預(yù)埋地感，工程量大；遇雨雪天氣識別率偏低。

2.4 雷達(dá)識別模式

雷達(dá)識別模式，一般情況下在閘前高處架設(shè)雷達(dá)裝置，當(dāng)車輛進(jìn)入識別區(qū)域時，輸出觸發(fā)信號至攝像機(jī)單元，觸發(fā)抓拍。優(yōu)勢：觸發(fā)率準(zhǔn)確高，覆蓋區(qū)域大，可同時給多車道攝像機(jī)單元配套。缺點：成本高，施工量大。

3 車牌智能識別的流程

3.1 圖像預(yù)處理

通過對采集設(shè)備采集的圖像進(jìn)行格式化轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后進(jìn)行彩色圖像灰度化處理，采用梯度法對圖像進(jìn)行邊緣檢測，再通過圖像二值化等系列操作，獲取車牌圖形的邊緣信息?，F(xiàn)場采集的車牌圖像經(jīng)常出現(xiàn)以下情況：水平傾斜、垂直傾斜、水平垂直傾斜，主要原因在于圖像采集設(shè)備的位置。在實際圖像采集中，通常對采集設(shè)備距離地面的高度與車道欄桿的距離等參數(shù)設(shè)定，來恰當(dāng)采集圖像信息。

3.2 車牌區(qū)域定位

車牌區(qū)域定位主要完成對車牌區(qū)域進(jìn)行定位識別，是車牌智能識別系統(tǒng)的基礎(chǔ)性工作。高速公路現(xiàn)場采集的車輛圖像，受到夜間車輛燈光帶來的眩暈、環(huán)境的照明和背景環(huán)境等因素影響，所采集的車輛圖像質(zhì)量變化很大，通常車牌區(qū)域定位，基于二值化車輛圖像的車牌區(qū)域搜索與定位算法，能很好的避免車牌圖像質(zhì)量的波動，在獲得車牌區(qū)域后，采用經(jīng)驗值對車牌進(jìn)行傾斜度校正，效果很好。

3.3 車牌字符分割

車牌字符分割是將車牌字符分割開來，提取各個字符的特征。車牌字符分割，是車牌智能識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，最終決定著車牌識別的正確與否。車牌字符分割，通常采用直接分割法、利用顏色信息分割車牌字符、基于數(shù)學(xué)形態(tài)的車牌分割算法和基于詞片識別的字符分割算法等。

3.4 車牌特征提取

特征提取的前提是建立特征提取的準(zhǔn)則，車牌智能識別依據(jù)的提取準(zhǔn)則是類別可分性準(zhǔn)則，首先利用圖像歸一化原理，對車牌字符進(jìn)行歸一化處理，獲得字符特征，然后按漢字字符和英文字符及數(shù)字的特征分別提取。

3.5 車牌字符識別

車牌字符識別影響到車牌識別的結(jié)果，車牌識別最常用的兩種方法為模板匹配法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。模板匹配法傳感器對同一景物獲取的圖像在空間上對準(zhǔn),或根據(jù)已知模式到另一幅圖中尋找相應(yīng)模式。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法主要是利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能識別的方法，依據(jù)上述步驟對待識別的字符特征進(jìn)行提取，提取后強(qiáng)化記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

4 通行費拆分系統(tǒng)

4.1 移動應(yīng)用子系統(tǒng)

在高速公路通信費拆分系統(tǒng)中，移動應(yīng)用子系統(tǒng)具有用戶注冊、用戶預(yù)約、GPS信號采集、支付信息推送等功能。如果用戶需使用不停車移動支付功能，則首先需注冊高速公路移動支付軟件，根據(jù)實際情況進(jìn)行人、車、個人移動支付綁定授權(quán)。用戶通過移動支付軟件即可預(yù)約，發(fā)送自主繳費請求，當(dāng)車輛用戶行駛至高速公路時，收費站入口的車牌識別系統(tǒng)可將所識別的車牌信號傳遞至運算運營平臺中，與客戶預(yù)約車輛信息進(jìn)行比較，進(jìn)而實現(xiàn)用戶不停車進(jìn)入高速公路。另外，在移動應(yīng)用子系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，其還具有車輛GPS信號實施傳輸功能，可接收到支付信號，并為用戶推送各類預(yù)警信號。

4.2 收費站子系統(tǒng)

收費站子系統(tǒng)是由兩個子系統(tǒng)所組成的，包括高速公路出入口車道收費系統(tǒng)以及信息上傳云端系統(tǒng)。當(dāng)車輛行駛過高速公路收費站時，車牌識別系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識別出車牌號信息，然后再將信息數(shù)據(jù)傳遞至云端平臺服務(wù)器中，平臺可對用戶合法性進(jìn)行驗證分析，如果識別結(jié)果為用戶合法，則可抬杠放行。當(dāng)車輛即將駛出高速公路時，車輛進(jìn)入收費站后，車牌識別系統(tǒng)可識別出車牌信息，然后傳遞至云端平臺服務(wù)器中，經(jīng)過驗證確定為合法用戶后，即可抬杠放行。

4.3 路徑識別子系統(tǒng)

路徑識別子系統(tǒng)是由高清卡口路徑識別系統(tǒng)以及GPS路徑識別系統(tǒng)所組成的[3]。當(dāng)車輛行駛在高速公路時，通過移動軟件的虛擬識別技術(shù)，能夠準(zhǔn)確獲取車輛行駛路徑信息，進(jìn)而為收費站計費以及通信費拆分提供可靠依據(jù)。另外，在高速公路路網(wǎng)中可設(shè)置卡口路徑識別系統(tǒng)，在獲得車牌信息后，即可傳遞至云端服務(wù)器中，與GPS路徑相匹配，如果識別出異常情況，則可根據(jù)高清卡扣識別所得路徑信息作為通行費拆分的依據(jù)。

4.4 云端服務(wù)子系統(tǒng)

在高速公路收費系統(tǒng)中，云端服務(wù)子系統(tǒng)具有路徑審核功能、費率計算功能、信息處理和傳輸功能等。在將車輛行駛路徑信息、高速公路出入口車牌識別信息傳遞至云端服務(wù)子系統(tǒng)后，其能夠據(jù)此進(jìn)行費率計算，對通信費進(jìn)行拆分，同時還可根據(jù)第三方支付系統(tǒng)接口，完成通信費拆分和繳費。對于通信費支付金額、收費相關(guān)信息等，可通過云端服務(wù)子系統(tǒng)傳遞至軟件中，用戶可通過軟件進(jìn)行查詢。

5 結(jié)束語

高速公路收費站車牌識別設(shè)備在運行過程中，受人為、環(huán)境、技術(shù)以及材料等多方面的影響下必然會出現(xiàn)諸多故障因素，影響設(shè)備的正常運行。目前，幾乎所有的高速公路收費系統(tǒng)都引進(jìn)設(shè)置了車牌智能識別系統(tǒng)。這對高速公路機(jī)電系統(tǒng)人員的維護(hù)管理水平提出了更高的要求，在工作實踐中應(yīng)提高高速公路收費人員對車牌識別原理的理解和應(yīng)用。