■ 张建雄

车牌识别系统为智能交通管理提供了高效、适用的手段，也提高了对车辆和交通状况的管理力度，加强了交通的规范化管理。

车牌号码是全世界唯一对车辆身份识别的标记，它的特殊性和重要性决定了车牌识别系统成为城市职能交通管理系统中不可或缺的重要组成部分。车牌识别系统为智能交通管理提供了高效、适用的手段，也提高了对车辆和交通状况的管理力度，加强了交通的规范化管理。

车牌识别概述

目前市场中车牌识别系统的主要功能

1、车辆牌照的自动识别，信息包括完整的牌照信息、颜色、字符、汉字、数字等；

2、车速的自动检测；

3、违法黑牌车的识别报警；

4、车辆识别信息与车管所信息的联动控制；

5、车辆行驶方向判断监测。

目前市场中车牌识别系统主要应用范围

1、交通路口的智能化交通管理；

2、交通信息的自动采集；

3、警方及其它执法机关设立的临时稽查站，对来往车辆实施稽查，优先识别待查车辆；

4、路桥、隧道等卡口的自动收费系统；

5、现代住宅小区、停车场、重要机关单位的车辆出入口管理；

6、道路治安卡口抓拍识别，车流量监测。

车牌识别系统关键性能参数

识别率

车牌识别系统是否实用，最重要的指标是识别率。国际公认的识别率指标要求是24小时全天候车牌正确识别率85%-95%算是合格产品。识别率的统计分为以下三种方式：

A、自然流量识别率=识别车牌号的总数/实际通过的车辆总数；

B、可识别车频率=人工正确读取的车牌号总数/实际通过的车辆总数；

C、全牌识别准确率=全牌识别的车牌总数/人工识别读取的车牌号总数。

识别速度

识别速度决定了车牌识别系统是否能够满足实时实际应用的要求。一个识别率很高的系统，如果需要几秒钟，甚至几分钟才能识别出结果，那么该系统就不能满足实际应用的需要、也是无实用意义的设备。国际交通技术提出的识别速度是1S以内，越快越好。目前市场的车牌识别系统在实际应用中识别率平均速度为200毫秒；好的车牌识别系统已经提高到了10毫秒的快速识别功能，实际应用识别速度能够达到平均40毫秒。

速度测定功能

在10km/h-150km/h的速度范围内选取5个测试点进行试验。受试验系统测得的车辆速度与非接触式汽车运动分析仪测得的速度进行对比，当车速在40km/h≤V车＜120km/h的速度范围内，测速误差在±6%之内；当车速V车≥120km/h时，测速误差在±10%之内。

实车动态识别

在天气晴朗无雾，号牌无遮挡、无无损的条件下测试，白天测试时的环境光照度不低于200lux，晚上测试时的环境光照度应不低于100lux；实验时，车速应该在20km/h-150km/h的范围，白天车牌识别率不小于90%，号牌识别率不小于85%；夜晚车牌识别率不小于85%，号牌识别率不小于75%。

识别技术的现实原理和实现方式

车辆牌照的识别是基于图像分割和图像识别理论，对含有车辆号牌的图像进行分析处理，从而确定牌照在图像中的位置，并进一步提取和 识别出文本字符。

识别步骤一般为：车牌定位、车牌提取、字符识别；三个步骤的识别工作相辅相成，各自的效率都较高，整体的识别率才会提高。识别速度的快慢取决于字符识别，字符的识别目前的主要应用技术为比对识别样本库，即将所有的字符建立样本库，字符提取后通过比对样本库，实现对字符的正确判断、识别。

车牌识别系统实现的方式主要有两种：一种是静态图像图片的识别，另外一种是动态视频流的实时识别（车牌识别系统采用的为该项识别方式）。动态视频流的识别技术适应性较强，识别速度快，实现了对视频的每一帧图像进行识别，增加识别比对次数，提高识别率和识别速度。

车牌识别系统的传输

车牌识别系统可以通过有线通信方式和无线通信方式来进行传输。传输模式为标准网络拓扑结构和TCP/IP协议，在物理网络连通后，即可将连接在网络上的所有工作站定义成最多3个网络级别，每个网络级分两层结构，即车道现场识别工作站（底层）与服务器工作站（上层），底层与上层之间的通信宽带要求不低于128K，各网络级之间的通信贷款要求不低于2M。（网络拓扑图见图1）

图1

在项目中的应用

车牌识别监控系统是与中心联网运行为一体，以市交通监控中心为核心，形成分布式网络系统。即在各交警中队、交警大队设立分控中心，在交警支队设置总控中心；采取“现场-分控-总控”三重网络管理面模式。识别系统在现场各点可以进行独立的识别抓拍工作，并且将识别抓拍到的数据利用交换机，和光缆网络传输到三个分控中心，之后经过分控中心与总中心的通信网络连接，监控中心对抓拍到的车牌信息进行核实和确认，从中滤除掉误抓或者抓拍不合要求的车牌，将正确的车牌发送给相关的违章查处管理部门，去做相应的处罚和管理；并且系统通过监控中心交换机将违章车辆信息传输给市交警支队（或交警局）。

中心联网系统的任务是中心管理系统与各个车道应用管理系统进行实时数据交互，实现整个网络系统的远程管理和维护。为了保证车牌识别系统的准确性，本次项目系统集成满足以下功能：

1、监控中心能够直观明了地显示和监控各个现场车道，并且对经过车辆的捕获率和动态识别率都会满足使用要求。

2、监控中心管理系统与各个车道应用管理系统能够进行点对点实时数据交互，能够对各个车道进行点对点以及分布式实时数据查询。

3、监控中心能够实时或分时段可靠地接受或存储所有车道数据，并且备传输容错功能。

4、监控中心能够接收、显示、存储、分发和处理各个车道实时报警信息。

5、监控中心能够远程管理和维护各车道，包括设置协调软软件运行参数，查看运行状态和异常信息。

6、黑名单车辆数据库在整个系统中的自动更新。

7、各个现场车道系统既能够独立实现现场应用管理功能，又能实现中心网络化管理要求。

8、具备人工查询、统计、打印、数据导入导出功能，查询需满足指挥人员的要求，按时间、地点、车牌等任意查询，并且统计处任意时段、任意地点的车流量；准确统计公路交通车辆流动情况，为合理调配警力、提高车辆管理水平提供科学依据。

9、系统稳定、可靠；可支持24小时连续工作能力。

10、接入网采用铺设光缆传输，各工作站网络连接到主干光缆后传输到与之对应的大队或者中队机房内，之后利用现有的大队（或中队）与市局的网络传输到市监控中心。

系统结构

逻辑结构

图2：系统逻辑结构图

车牌识别系统由三大子系统的各功能模块构成，车辆检测及触发模块、同步补光模块、图像抓拍及同步控制模块构成了前端图像采集子系统；前端数据交换模块与中心数据交换模块构成了整个通信网络传输子系统；车牌图像识别模块与中心数据处理模块则构成了中心数据处理子系统。（系统的逻辑结构如图2所示）

1、车辆检测及触发模块

采用成熟的地感线圈技术，车辆感应线圈计数准确、运行可靠，在智能交通系统中得到了广泛的应用。本系统的地感线圈沿车辆行驶方向敷设在道路中央，车辆检测及触发模块一旦监测到有车辆通过，立即发送触发信号通知车辆抓拍模块进行抓拍。

2、图像抓拍及同步控制模块

接收到触发信号后，立即发送同步控制信号给同步补光模块，并实时抓拍通过车辆的图像，为系统中号牌识别提供图像信息。其相关的信息将包括通过地点、时间、车牌图像等，并将这些信息传送到系统后续模块中进行相关处理。

对中国 2008-2017 年的 GDPL、LGAS、LENERGY进行平稳性检验，利用AIC最小化的原则确定出滞后期，检验结果如下表5所示：

3、同步补光模块

本系统采用数字式车牌识别系统专用LED频闪补光模块，能自动根据环境光照情况自动控制启动或关闭，并根据图像抓拍及同步控制模块发送的同步信号调整适应，在环境光线不足的情况下取得质量最佳的图像。

4、前端数据交换模块

图3：系统物理连接标示图

前端数据交换模块采用工业交换机，负责以100Mbit/s的速率接入图像抓拍及同步控制模块实时发送的高清图像，完成实时汇聚功能，并以100Mbit/s的数据传输速率从光线网络将各模块的数据上传至中心数据交换模块。

5、中心数据交换模块

单个中心数据交换模块通过灵活配备千兆SFP光线模块，在千兆光纤网络中汇聚4个前端图像采集子系统数据，并具备实时将前端的图像数据发送给对应车牌图像识别模块的功能。

6、车牌图像识别模块

该模块具备实时识别通过车辆号牌信息的功能。接收到图像抓拍及同步控制模块提供的图像后，经过智能搜索图中汽车的牌照的位置并进行识别后，将识别出的号牌结果传入到中心数据处理模块。识别时将不受图像中车辆牌照安装位置的限制。

7、中心数据处理模块

多个具备不同应用功能的中心数据处理模块构成中央系统，完成海量数据的通讯接收、存储、实时运算、实时预警处理及发布、以及其他综合业务的功能。

物理结构

车牌识别系统各子系统根据其各自负责的功能差异，分别由不同的主要设备构成。前端图像采集子系统由安装在前端的数字摄像机、车辆检测器及LED频闪补光灯构成，其实时采集的图像数据通过通信网络传输子系统的前置工业交换机传回。（系统物理结构图如图3所示）

通过图3可以看出，现场视频监控系统，抓拍到车辆拍照后传输到二级分控中心，经各交警中队、交警大队分控中心将车牌识别系统实时处理后，上传给监控中心数据处理系统。分控中心和交警支队数据处理中心构成实际的中心数据处理子系统，包含车牌识别器阵列、通信服务器、计算服务器、图片服务器以及应用服务器等主要系统设备，实现对所有建设路段车辆的动态与静态相结合的监控管理。

综上，如果给城市的所有道路出入口、分支路口、匝道口以及较长路段的中间路段建设车牌识别系统，即可实现对车辆的视频锁定跟踪，只要在系统中输入需要调查的车牌号码，可检索到该车在单位时间内通过所有道路的视频图像和抓拍图片，为加强车辆管理、道路交通管理、交通肇事逃逸、刑侦追逃、套牌违法、超速违章、打击犯罪等提供智能交通上的技术支持，保障道路通畅、人民出行安全，为和谐交通、和谐社会建设而服务。