車牌識別系統的關鍵技術■ 中國電子工程設計院宋昆
車牌識別系統是典型的光電一體化的智慧型產品，涉及光學、電器、電子控制、數字影象處理、計算視覺、人工智慧等多項技術。
技術流程
從技術路線的角度看，車牌識別系統按觸發方式不同可分為**觸發和外觸發；按成像條件可分為可見光成像和紅外成像；按執行平台不同可分為硬體式和軟體式。不同的技術路線決定了系統的效能和使用條件。
無論何種形式的車牌識別系統，它們都是由觸發、影象採集、影象識別模組、輔助光源和通訊模組組成的。一次完整的識別處理流程如圖1所示。
車牌識別系統執行時，光學系統要經過事先調整，使到達指定位置的車牌成像最清晰且成像大小、方位符合要求。觸發模組負責在車輛到達合適位置時，給出觸發訊號，控制抓拍。輔助光源提供輔助照明，保證系統在不同的光照條件下都能拍攝到高質量的影象。
影象預處理程式對抓拍的影象進行處理，去除雜訊，並進行引數調整。然後通過車牌定位、字元識別，最後將識別結果輸出。
這是乙個典型的影象識別流程，但由於應用的要求和實際執行條件的影響，其中許多環節還會有特殊的要求。
關鍵技術1．觸發技術
觸發可以看做是車牌識別系統的開關。當觸發系統被啟動時，系統就認為車牌到達了最佳的成像位置，這時便開始拍攝影象（即所謂的抓拍），並進行處理。這要求觸發系統具備以下效能：
● 高可靠性不能漏報，也不能誤報。漏報會導致車輛經過時系統不動作，更談不上識別了;誤報則會造成系統誤動。
● 響應速度快車輛處於運動狀態中，如果觸發響應過慢，容易導致抓拍位置不準確。● 定位準確由於成像系統的鏡頭景深有限，只有在預先設定的抓拍位置附近才能清晰成像，過近或過遠都會導致成像模糊。因此，要求觸發系統能定位準確。
對於固定式的車牌識別，最常用的觸發器是埋設於地下的地感線圈,其優點是可靠性非常高，成本低廉；缺點是安裝時需要破壞路面，且對於不同車型有時存在定位偏移。紅外觸發器是另一種常用的觸發裝置，為避免誤觸發，多成對使用。
相對於固定式車牌識別系統，移動式系統中的觸發要複雜得多。系統需要應用影象處理技術，對連續的**流進行不斷地分析，當發現畫面中有大小合適的車牌時，便給出觸發訊號，啟動抓拍識別程式。這對**分析演算法的有效性和速度有很高的要求。
2．影象採集
影象採集模組包括光學鏡頭、光電轉換器件和模數轉換器件。光學鏡頭負責光學成像，其引數必須根據現場的情況和成像的要求計算。它要求光學鏡頭成像畸變小、景深大。
目前的影象採集模組主要有兩種模式，一為ccd＋影象採集卡，二為數位相機或數碼攝像機。前者技術成熟，而後者則具有解析度高、影象***的優點，是目前值得關注的發展方向。
影象採集模組根據觸發訊號完成車牌影象的抓拍。由於是對運動目標進行拍攝，相機的電子快門、積分時間等引數需與鏡頭光圈引數配合調節，才能達到良好的成像效果。
影象採集的質量與識別效果直接相關，對系統的識別率有重要影響。
3．影象預處理與車牌定位影象預處理模組對影象進行處理，去處雜訊並調整影象引數，對影象進行校正。車牌定位模組在抓拍的影象中找到車牌的位置並進行標記，後續的識別處理僅針對車牌區域進行。
4．字元識別
字元識別是車牌識別系統的核
心模組，其演算法的優劣直接影響到識別效果的好壞。
經過多年的研究，對於標準字型的ocr技術目前已經相當成熟，但在車牌識別系統中，由於實際使用條件的影響，存在著許多不利於識別的因素，包括背景複雜、光照條件變化影響、車牌汙損，以及由於拍攝角度或車輛運動等原因導致字元變形歪斜等。
這些都對影象處理和識別演算法提出了很高的要求。
目前常用的字元識別演算法包括模板匹配、輪廓匹配、拓撲特徵檢測、基於hausdorff距離的模板匹配、模糊模式識別、神經網路等，其中神經網路識別方法具有穩健性好、識別率高、對殘損字元識別效果好等優點，是目前較為流行的識別演算法。
識別演算法中值得重視的乙個方面是演算法的學習能力，當出現新的車牌模式時，演算法應能很方便、迅速地適應新的模式，可在一段有指導的訓練後迅速提高對新模式的識別率。而如果要求修改程式或者做大量調整才能適應新模式，則對使用者非常不方便。
5．輔助光源
輔助光源在車牌識別系統中占有非常重要的地位。由於車牌識別系統多在戶外執行，光照條件變化極大，嚴重地影響了成像質量，直接造成識別率不穩定甚至無法識別。在夜間，在無輔助光源的情況下，系統根本無法成像。
目前，ocr技術已經發展到相當高的水平，對於成像***的影象，已經可以做到近100％的識別率。而這時，如何消除光照變化的影響，在各種條件下都能獲得高質量的影象，便成為提高系統識別率的關鍵。
光照條件的變化對成像的不利影響表現在以下方面：
● 影象採集系統的引數（光圈、電子快門等）很難適應各種光照的變化，使成像質量不穩定；● 在環境光很弱的情況下，系統無法成像；● 當出現逆光時，目標區域亮度不足；
● 在某些條件下，車牌表面由於接近正反射而呈現「發白」，造成字元無法識別；● 夜間車輛開啟大燈，會形成「眩光效應」（見圖2）；
● 由於位置的關係，可能出現陽光直接射入鏡頭影響成像的情況。
紅外光成像具有成像穩定性好、不影響司機駕駛等優點，而且其使用時較為隱蔽，適用於特殊場合。但其缺點也較為明顯，如只能獲得黑白影象，難於獲得整車的影象，且對於車牌的表面反射特性敏感。由於製造材料和工藝的原因，我國有超過1/3的車牌對於紅外光反射特性不佳，給基於紅外照明的系統帶來很大困擾。
在可見光成像系統中，泛光燈照明是比較傳統的輔助光源方法，如碘鎢燈、高壓鈉燈、白熾燈等，其缺點是影象質量不高，照射效果差，燈泡使用壽命短，且耗電量較大，已屬於落後的技術。
為抑制環境光照變化對成像的影響，乙個可行的思路是：調整系統，令成像時主要依靠輔助光源照明，而使環境光的作用盡可能小。為達到這一目的，需同時考慮影象採集系統的引數調整和輔助光源的設計。
一般採取的辦法是：通過調小鏡頭光圈抑制環境光，通過加強輔助光源保證需要時足夠的照度。圖3為採用輔助光源與成像系統配合調整後的拍攝效果。
可見這種技術能有效地抑制眩光效應，並為車牌區域提供足夠的照明。
目前較為成功的輔助光源為led（發光二極體）光源和閃光燈光源。
led光源採用發光二極體作為照明光源，一般將發光二極體按面陣排列或環繞鏡頭排列，作用距離可達20公尺以上。在完全無環境光的夜間，依靠led光源可拍攝到清晰的車牌影象。led輔助光源的突出優點為壽命長、功耗低，且對司機駕駛無影響。
閃光燈光源的優點是成像質量極佳。由於閃光燈瞬間照度高、色溫高，光譜接近日光，在各種光照條件下，均能保證很高的影象質量，進而保證了很高的系統識別率。
閃光燈的閃動控制一般需與系統的觸發相連，當觸發裝置檢測到車輛到達指定位置時，控制電路給出閃光燈動作和影象抓拍訊號，獲得清晰的影象。閃光燈光源的缺點是使用壽命短，突然的強閃光會影響車輛行駛安全，每次閃光後要求有一段充電時間，而且無法應用於**觸發的系統中。隨著近年長壽命低照度閃光燈管的出現，在固定式車牌識別系統中，閃光燈光源的應用越來越多。
6．嵌入式系統與dsp
dsp技術的發展為影象處理系統提供了乙個有別於傳統軟體的平台。利用dsp技術，可將影象處理的演算法固化在晶元中，形成專用的影象處理硬體模組。這種方式的優勢十分明顯，如處理速度快，系統結構簡單，體積小，不需占用計算機資源，非常便於嵌入各種應用系統中。
因此，這一技術成為近年來車牌識別系統的乙個重要的發展方向。該技術的缺點是靈活性較差，不便於公升級和改進。
7．資料介面和管理軟體開發
標準、方便的資料介面和便捷的二次開發能力是評價車牌識別系統優劣的重要方面。首先要求車牌識別系統能提供足夠的資訊，除車牌號碼外，包括車牌的顏色、識別時間、抓拍的影象等，並能將識別結果和影象儲存和輸出。
車牌識別系統能否成功地在各種應用系統中發揮作用，與相應的管理軟體有密切的關係。工程實踐表明，車牌識別系統本身的效能固然是應用系統成功的基礎，而整個應用體系架構和後台資訊管理系統的開發對整個系統的應用效益則有更大的影響。
技術發展**
計算機軟硬體技術的飛速發展為車牌識別技術的進步提供了強大的動力。車牌識別技術中如下環節的進展值得關注：
● 核心識別演算法● 影象採集裝置● 輔助照明裝置● 體系結構
核心識別演算法是車牌識別系統的基礎，適應性更強、速度更快的識別演算法的出現會直接提公升車牌識別系統的效能水平。但從目前的情況看，對於成像***的影象，識別演算法已達到了很高的識別率。因此，目前車牌識別系統的改進主要關注影象採集和輔助照明裝置，以期在不同的情況下均能獲得高質量的影象。
識別演算法本身更注重適應不同形式的車牌和文字，以及對汙損字元的識別能力。
數位相機具有畫素解析度高、影象質量高的優點，比ccd＋影象採集卡的模式具有更大的優勢。基於dsp技術的識別系統也是很有生命力的發展方向。近年來，國外影象裝置公司推出了具備影象處理功能的攝像頭smart camera，它整合像和基本影象處理演算法於一身，其內部晶元中已寫入了常用的影象處理函式，使用者只需簡單程式設計即可實現功能強大的影象處理和機器視覺系統。
這種裝置的出現將給車牌識別產品的開發帶來新的思路，將來完全可能出現集影象採集、識別、輸出於一體的智慧型攝像頭。
車牌識別系統採集的影象中，除車牌外，還包含了許多有用的資訊，對這些資訊進行研究，可以在不增加硬體裝置的情況，為系統新增許多有用的功能。在停車場管理應用中，開發車型自動識別和比對技術，系統不僅可以對車牌進行識別和比對，還可以對車型進行識別和比對，極大地提公升了系統的效能。
**測速是另乙個值得關注的方向。目前採用的測速手段多為雷達測速，裝置昂貴，並存在著測速與車對應錯誤的問題。在基於**觸發的車牌識別系統中，應用計算機視覺中的**運動分析技術，可以準確地測得車牌的運動速度，給車牌識別系統增加測速功能，成為一種很有吸引力的電子警察產品。
隨著技術的進步和現代化程度的提高，車牌識別技術將會隨之發展，並在現代智慧型交通體系中發揮更重要的作用。
車牌自動識別系統技術報價方案書
小區車輛進出車牌識別系統技術 設計 方案介紹 公司成立於是2009年，專業從事數字網路 監控系統 安防監控 樓宇對講 電子門禁停車場智慧型管理系統等智慧型化系統開發的專業公司.承蒙廣大使用者的厚愛，我公司得加快發展速度，充分發揮已有資源，更多地開展行業使用者的服務工作，開創新的發展局面。我公司全體員...
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