1、车牌自动识别系统2-1 系统概述随着我国综合实力和国民收入水平的提高，机动车每年以10%20%的速度迅猛增长，道路建设步伐加快，全国城市化水平也在不断提高，交通管理现状和需求的矛盾进一步加剧，与交通相关的刑事和治安案件也逐年上升，特别是像肇事或作案后驾车沿公路逃逸，盗抢机动车辆，车辆违章行驶等。针对上述问题，1999 公安部在 102，107 国道开展创建活动，2000 年又在104，312 国道和所有高速公路继续开展创建活动，同时又在全国36 个城市实施“畅通工程”，其目的是提高交通管理水平，向科技要警力，适应我国现代化建设的需要。而公路卡口车辆智能监测记录系统十分有利于对平安大道公路（国道
2、）运行车辆的构成、流量分布，违章情况进行常年不间断的自动记录，为交通规划，交通管理，道路养护部门提供重要的基础和运行数据，为快速纠正交通违章行为，快速侦破交通事故逃逸和机动车盗抢案件提供重要的技术手段和证据，对平安大道（国道）的平安运行和提高公路交通管理的快速反应能力有着十分重要的意义。卡口智能车辆监测记录系统是利用先进的光电，计算机，图像处理，模式识别，WEB 数据访问等技术，对监控路面的每一辆机动车的前部特征图像和车辆全景图像进行连续全天候实时记录，计算机根据所摄像的图像进行车辆号牌全自动识别，并能进行车辆动态布控和超速违章报警，通过公安网络能将各个监控点信息有机共享。系统可以安装在公路任
3、意段面上，包括城市出入主要道路口，收费站，省际和市际卡口等处。室外摄像头和辅助照明安装在车道上方，与地面的垂直距离高于5.5M，摄像头和辅助照明采用不同支架安装，相应水平距离大于6M 。工业控制计算机可放置在标准机房内或专业机柜里，配置UPS 和稳压电源，所有机壳接地完好。室外支架上方安装避雷器，摄像头防护罩具备防水，防振，防尘，防磁，隔热和保温能力，系统使用三相交流电源，停电保护和自我引导。车辆智能监测系统主要应用在城市的进出口交通要道上，对经过卡口的所有车辆进行图像采集并保存，自动识别车牌号码和颜色，自动记录相应车辆车型、颜色、车牌号、行驶方向、车速、路经时间等各种参数，数据具备联网查询。
4、在城市的各个卡口设立该系统，能及时准确地记录车辆信息，不但可以随时掌握城市各出入口的车辆流量及状态，对超速、逆行等违章行为进行实时监控，而且可以监测出被盗车辆或罪犯所乘车辆进出城市以及行经路线状况，对已布控车辆，系统及时发出报警信息，这为快速侦破案件提供了科学、有效的依据。各卡口的车辆监测系统通过无线、光纤或电话线形式传输，与卡口管理中心联网，并且可以和公安交通指挥中心系统进行数据联网交换，使指挥中心可随时调用各卡口信息。公路卡口智能监控系统已成为公安交警指挥中心的重要的组成部分。在使用卡口车牌自动识别系统的同时，对卡口道路的实况画面进行监控，图象上传到与数据中心并保存。使数据中心能远程控制和
5、管理该监控头，在得到具体车辆车牌信息的同时，还能对当时的现场进行录象，对于公安系统的管理和取证都能起到积极的作用。2-2 系统功能2-2.1 实时记录经过车辆的图像XXXXX车牌识别系统提供物理检测车辆通过和软件算法识别两种方式,既外部方式和内部方式。外部方式利用电磁感应的原理检测车辆，当车辆经过检测线圈时，系统自动实时捕获两幅经过车辆的图像，一幅为彩色全景图，用于人眼目测确定车型、车况和车身颜色等；另一幅为彩色车头图像，用于人工或机器识别车牌，捕获率超过99%(车速范围在0200KM/H 时)；无烟雾情况下，白天能清晰识别车辆牌照及整个车身的特征情况，夜间车辆牌照及整个车身特征同样清晰。而内
6、部信号则基于计算机视觉，即指从视觉图像信号中提取场景的变化信息，从而判断出车辆是否进入监控区域，而后送出的启动整个系统的工作的信号。2-2.2 自动保存所捕获的车辆图像所保存的图像为24 位真彩色图像，图像分辩率为768576 像素，JPEG 压缩格式；保存图像均为循环覆盖方式自动覆盖上个月的旧图像。2-2.3 汽车牌照自动识别对捕获的车辆图像可实时进行汽车牌照自动识别，车牌识别采用先进的电脑视觉识别技术，能够识别0-9 十个阿拉数字，A-Z 二十六个大写英文字母及相关汉字，并且可识别黑、白、黄、蓝车牌颜色。系统能够识别符合“GA36-92”（92 式牌照）和“GA36.1-2001”（02
7、式新牌照）标准的民用车牌照和军车、警车等特殊牌照的汉字、字母、数字、颜色等信息。在环境无烟雾情况下，系统白天的牌照识别结果与实际牌照有四位以上相符合识别率在95%以上，晚上的牌照识别结果与实际牌照有四位以上相符合识别率在95%以上。2-2.4 实时测量车辆的时速和车长可实时测出经过车辆的时速，测速范围在580Km/h 的速度范围内，测出的速度值与实际速度值误差在3%以内；在80 140Km/h 的速度范围内，测出的速度值与实际速度值误差在5%以内；在140Km/h 以上的速度，测出的速度值与实际速度值误差在8%以内。系统可实时测量车辆的长度，误差小于1 米，与识别的车牌颜色结合可自动对车型进行
8、分析，可以区分大型车辆、小型车辆和特种车辆等车型。2-2.5 实时报警功能针对超速及被盗抢车辆和交通肇事逃逸车辆能实时报警。当通过车辆超过用户事先设置的速度限值时，系统在现场可以立即以声音进行报警，提醒值班人员有超速车辆通过；同时系统自动将报警信息传输到监控中心，由中心进行布控。报警信息中包括车牌号码，车速、车型、车辆通过时间、车辆图片等。当通过车辆与用户事先输入的被盗抢车辆或交通肇事逃逸等车辆的牌照号码及车型等信息特征相符合时，系统在现场可以立即以声音进行报警，提醒值班人员有可疑车辆通过；同时系统将报警信息传输到监控中心，与110 或122 系统结合进行抓逃。报警信息中包括车牌号码、车速、车
9、型、车辆通过时间、车辆图片等。具备与交警或公安数据中心进行数据交换功能，并可实时将报警车辆的有关信息上传。2-2.6 车辆数据管理系统记录经过卡口的每一辆车的信息，包括车牌号码、车速、车型、经过时间、车辆图像等，并保存在数据库中，对过往卡口车辆的流量信息进行统计，并提供方便的数据搜索与浏览、报警设置等操作手段。能够按时间、速度、车型、车辆牌照、行驶方向等条件查找、列表显示、回放历史记录；具有车辆查询统计信息、流量统计曲线打印功能；具有模糊查询和精确查询功能，为指挥中心提供管理与指挥的数据资料。2-2.7 独有的B/S 网络架构具有WEB 查询功能，可在网内任意一台计算机上远程查询卡口经过车辆的
10、信息，可按时间、速度、车型、车牌、方向等条件查询和打印记录，并具有模糊查询功能。2-2.8 全天候工作系统可设定数据保存时间，并能自动对图像数据循环覆盖，系统可存储不少于100 万辆车辆图像。可无人职守，当系统遇故障死机时，自动重启。可远程对各站点进行嫌疑车辆参数设置，对各站点数据进行维护。2-3 性能指标车辆捕获率： 99%车牌识别率： 整牌识别率90%四位以上相符95%识别时间： 150mS测速范围： 5-180Km/h测速误差： 5-80Km/h时3%80-120 Km/h 时5%120 Km/h 以上时10%车长误差： 10%图像分辨率： 752 582 pixel色彩模式： RGB压
11、缩格式： JPEG图像大小： 40K左右单车图像数： 两幅，一幅全景图像，一幅车牌（头）图像数据格式： 车辆经过时间、车牌号、车牌颜色、车速、车长、超速记录、行驶方向、车头图像、全景图像摄像机防护等级： IP55正常工作温度： 30 80正常工作湿度： 95%；防护等级： 符合IP55 标准；电源范围： 220V 50Hz 10%系统平均无故障时间： 30000 小时；2-4 系统网络架构系统网络架构如上图所示，系统包括数据服务器、用户终端、卡口应用系统和接入通讯网络组成。卡口应用系统对经过道路卡口的所有车辆抓拍，获得车辆图像，自动实时地识别车牌字符，记录下车辆经过的时间、速度、车型、车牌号、
12、方向等数据。数据服务器用于实时收集卡口系统的数据，保存车辆信息。2-4.1 特点： 可以很方便的扩充卡口工作站。对卡口系统采集的数据进行二级保护，降低了由于硬盘损坏而导致数据丢失的风险，减轻卡口系统存储负担，保证其稳定正常的工作。数据服务器实时收集卡口系统采集的图片，这样卡口系统可以不需要很大的硬盘。同时由于图片文件少，磁盘碎片少，提高了系统的稳定性，磁盘扫描更为容易。若网络出现异常暂时断开，卡口系统仍会保存图片到本地，等待数据服务器的收集，这样保证不会丢失采集的资料。 数据集中管理。所有车辆信息（不包括图片）都收集到数据库服务器中，便于数据的集中管理和数据的备份。 查询方便。用户可以通过查询
13、统计数据，添加报警车辆，看各卡口的实时显示。 组网灵活。根据卡口情况，增加减少数据服务器方便，数据查询服务器服务软件无需升级调整。2-5 卡口应用系统卡口车辆监测记录系统由主控计算机部分、图像采集抓拍部分、车辆检测测量部分、辅助光自动控制部分、动力电源部分和其它应用部分组成。2-5.1 工作流程当有车经过卡口时，感应设备检测到车辆到达的信号，主控计算机通过抓拍设备迅速拍摄下车头图像和全景图像，然后对车头图像进行处理，自动识别出车牌的号码字符及颜色，记录下车辆通过时间、车速、车长、前部特征图像和车辆全景图像，所有可能的信息上传到中心，录入数据库以备查询。卡口工作站全天候实时监控道路过往的每一辆机
14、动车，并将可疑车和违章车记录实时传送到相关管理站点。2-5.2 图像采集抓拍部分系统图像采集抓拍部分采用工业监控用摄像机、专业摄像机镜头、专业数字图像采集卡等构成。标准配置中摄像机的安装示意如图所示。这时车牌在采集图像中大约占1/8 宽度，每个车道特写摄像机的视场大约为3500 ，针对这种应用情况，我们专门在识别算法上做了改进，使得除汉字以外，车牌上的字母和数字的识别率一样很高，但由于车牌在图像中的宽度太小，车牌像素太少，以致于汉字识别的准确率会下降，适用于对汉字识别要求不高的场合以降低工程造价。车道摄像机的视场一般要重合大约一个牌照的宽度。增强配置中摄像机的安装示意如图所示。这时车牌在采集的
15、图像中大约占1/5 图像宽度，每个车道特写摄像机的视场大约为2200 ，这种配置可以使牌照识别处于最佳效果，每个特写像机的视场也同样要重合大约一个牌照的宽度。摄像机采用超低照度彩色摄像机，扫描系统为PAL 制式、1/3 英寸面阵CCD、水平分辨率 520 视频线、电子快门 1/50 - 1/10000。镜头采用5-50mm 变焦镜头。防护罩采用室外双层全天候防护罩，符合IP55 防护等级，具有自动恒温和自动通风装置，能保证摄像机在室外环境正常工作。为了有效地解决晚上大灯的眩光和白天的逆光问题，我们专门改进了摄像机的曝光模式，使得摄像机的曝光用软件精确控制，图像更清晰，识别率更高。配合辅助光部分
16、，使白天和晚上的识别率都超过98%。2-5.3 辅助光自动控制部分由金卤灯、闪光灯或光控开关等组成，主要用于光线较暗时和夜间智能补光。每个车道安装一个150W 左右的金卤灯或175W工业照明灯，主要将出入口周围场景照亮，减少闪光灯对司机的影响，准确拍摄夜间车辆的全景特征。每个车道再安装一个特写灯，在光线照度不够时，可以补充。2-5.4 主控计算机部分主控机是整个系统的核心部分。主控机由工业控制计算机、专业图像采集卡、数字量信号输入/输出卡（外部触发）、卡口车辆智能监测记录系统软件组成。为保证系统长时间无人值守工作的稳定性，我们选用工业控制计算机做为主控计算机，内核采用Intel 845 系列或
17、以上系列的芯片组主机板、CPU P4 2.0G 以上、内存256M 以上、硬盘80G 以上，系统基于Windows2000 操作系统，并且工控机具WATCHDOG 功能，一旦工控机运行失常，系统自动重启。系统采用高性能数字图像采集卡作为系统图像采集设备，标准配置一台主控机插2 块图像采集卡，可同时对2 路视频图像进行监视采集，包括两路车道特写；增强型配置一台主控机插4 块图像采集卡，可同时对4 路视频图像进行监视采集，包括两路车道特写、一路辅助中道特写和一路全景。软件能识别09 十个阿拉伯数字，二十六个大写英文字母A Z 以及相关的车牌用汉字：京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽
18、、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、台、港、澳、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥、使、领、学、试、境、消、边、警、通、林、金、电；车牌颜色：蓝、白、黑、黄等。主控计算机中还包括通讯软件和远程维护软件，可以将系统保存在硬盘上的数据上传至任一需要的地方及远程维护。主控机的运行框图如下：主控计算机的的运行界面如下图所示：XXXX车牌识别系统2-5.5 动力电源部分系统采用220V 交流电源供电，所有的设备供电都要经过必要的安全装置（稳压、过载、漏电），保证用电及设备的安全。各类设备都能单独控制供电，维护方便。
19、摄像机防护罩、闪光灯、立柱、机柜等室外设备设计都充分考虑到了放水、防尘需要。在立柱上还安装有避雷装置，防止雷电破坏。2-5.6 其它应用设备部分2-5.7.1 网络传输系统光纤和光纤收发器。利用光纤将卡口系统接入公安网是首选传输方案，光纤的传输带宽可以保证数据实时的传输。无线传输设备，如微波、GPRS、CDMA 等。这种方式的好处是不需要架设线路。但同时，它的网络带宽较窄，信号受天气、地形的影响比较大。调制解调器，用来使用电信线路时与上位机通讯，可以租用电信的专用线路、使用ADSL/ISDN 方式等。2-5.7.2接口系统提供网络接口（10M/100M 自适应）和USB 接口与用户交换数据。在
20、联网运行情况下，数据通过网口传输到指挥中心。在卡口系统独立运行的情况下，用户也可以通过网口或者USB 接口取得车辆数据。在联网情况下，数据通过网口传输到指挥中心。在非联网情况下，数据可以通过网口传输到用户计算机上（如：笔记本）。USB 接口仅用于现场拷贝数据。本系统提供USB 的用户接口，用户可以用将数据拷贝到USB 存储设备（USB 移动硬盘、优盘等）上。2-5.7.3 数据收集服务软件利用HDSL组成的网络来进行数据的通讯传输。这样可提供高速的传输通道，使数据的实时上传到指挥中心，无需人工的参与，传输稳定，保密性好。并且在中心还可通过远程控制软件来监控各路口主控机的工作状态，方便系统的维护
21、和升级。数据收集软件运行于数据服务器上。可以收集并显示多台卡口工作站的数据包括车辆信息和图片。将车辆信息写到数据库的服务器中，图片可保存到本地。并可以判断通过车辆是否超速、是否已经挂失。可以声音报警，提醒中心值班室人员。2-5.7.4 数据查询服务软件数据数据查询服务软件支持操作系统Windows98/ NT/2000/XP，。数据库为MS SQL Server 2000。2-5.8 卡口应用系统设备布置卡口应用系统设备布置立面图如下。2-5.9 系统安全、防护措施2-5.9.1 软件安全系统基于WINDOWS2000 操作系统，全中文界面，具有防火墙、反病毒软件、数据备份、防误操作、系统恢复功能。2-5.9.2 硬件防护措施系统中使用的电器接线端子、过载、漏电及短路保护装置、避雷装置、熔断装置均符合国家有关电气安全标准要求。该系统适应室外恶劣条件下不间断工作，系统能够适应环境温度为3050，具有防水、防火、耐盐雾、抗风沙、防尘等性能。供电电源电压变化范围在85 265V；频率变化范围在47 63Hz( 全范围)之内系统均可正常工作。室外立杆、机柜均采取避雷措施。2-6 系统特点2-6.1 捕获率高
