一套完整的車牌識別系統(tǒng)主要由三大部分組成，包括前端路口采集識別控制部分、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分和中心管理部分。雖然車牌識別系統(tǒng)已在各個(gè)道路、停車場管理等方面發(fā)揮著重要的作用，但其發(fā)展至今，在使用過程中，仍有一些問題需要解決。
車牌識別技術(shù)組成
其前端路口控制系統(tǒng)包括采集單元、補(bǔ)光單元、觸發(fā)單元、識別控制單元等部分。天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司交通平安城市部產(chǎn)品總監(jiān)孫濤解釋說，當(dāng)觸發(fā)單元檢測到車輛時(shí)，即發(fā)送信息給采集單元，其會隨即對車輛進(jìn)行捕捉抓拍和辨識，并形成可上傳的識別信息，包括車輛牌照號、牌照顏色、字符及車型、車輛顏色，有的系統(tǒng)還可包括車輛前排乘座人員的特征狀況等。
1、采集單元
采集單元主要是指前端攝像機(jī)，因道路環(huán)境較為復(fù)雜，其所使用的攝像機(jī)比一般監(jiān)控用的攝像機(jī)要求高很多。據(jù)海灣葉繼主分析，現(xiàn)在照車牌的攝像機(jī)主要使用在出入口、高速公路和城市道路上。因室外環(huán)境非常復(fù)雜，高低溫、雨雪、煙霧等的影響易造成車牌無法辨識，甚至中午強(qiáng)光照射等，都有可能因?yàn)閿z像機(jī)快門、進(jìn)光量，以及其他功能無法適當(dāng)配合而不能將車牌清晰地辨識出來。
正是由于一系列因素的影響，車牌識別用攝像機(jī)不僅需要動態(tài)范圍寬、低照度等，還要求具備強(qiáng)光抑制功能，此項(xiàng)功能主要是為了解決在夜間環(huán)境光照不足而又缺少補(bǔ)光的條件下，因車牌周邊汽車強(qiáng)光燈照射而導(dǎo)致車牌部分曝光不足，出現(xiàn)車牌模糊或根本無法辨識的情況。
神州數(shù)碼葉韶光表示，現(xiàn)在道路監(jiān)控中使用的攝像機(jī)分標(biāo)清與高清兩種，其中高清攝像機(jī)一般為百萬像素IP攝像機(jī)，甚至有的是300萬或500萬像素的高清攝像機(jī)，1臺高清攝像機(jī)可代替多臺標(biāo)清攝像機(jī)，并同時(shí)可監(jiān)看多個(gè)車道，甚至可看清駕駛員的面部等。但因其采用CMOS傳感器，低照度性能差，夜晚效果不佳，而標(biāo)清攝像機(jī)雖然清晰度不如高清攝像機(jī)，但夜間低照度效果卻高于高清攝像機(jī)，這樣就會大大提升夜晚的識別率。但不可否認(rèn)的是，高清攝像機(jī)已成為未來的一個(gè)應(yīng)用方向。
“除此之外，夜間十字路口闖紅燈抓拍系統(tǒng)對攝像機(jī)要求也很高。由于夜間周邊環(huán)境較暗，紅綠燈的亮度比周邊環(huán)境亮很多，攝像機(jī)會默認(rèn)為亮度信號，從而無法表現(xiàn)出真實(shí)的顏色，使紅綠燈的顏色無法看清楚，尤其是紅燈與黃燈。”神州數(shù)碼葉韶光表示。針對此種情況，神州數(shù)碼AMPON獨(dú)創(chuàng)的紅綠燈辨識技術(shù)，可針對亮度區(qū)域獨(dú)立處理色彩，從而確保紅綠燈顏色真實(shí)?，F(xiàn)在紅綠燈抓拍系統(tǒng)已經(jīng)成為“平安城市”項(xiàng)目的重要組成部分，因此在其產(chǎn)品中預(yù)設(shè)電子快門技術(shù)，可同時(shí)滿足車牌抓拍和道路治安監(jiān)控的需求，避免普通攝像機(jī)單一快門速度導(dǎo)致出現(xiàn)環(huán)境亮度和高速運(yùn)動車輛在抓拍上的矛盾。
2、補(bǔ)光單元
在夜間光線不足的情況下，僅靠攝像機(jī)技術(shù)仍無法清楚地辨識到滿足要求的車牌信息(車牌顏色、字符等)，通常都還會安裝補(bǔ)光燈，以獲取清晰的車輛信息。上海博康虞正華表示，這些補(bǔ)光單元是與攝像機(jī)配套的，傳統(tǒng)使用的是常明燈，但此種燈耗電量大，不夠環(huán)保，現(xiàn)在已改為閃光燈和LED燈。但由于閃光燈會給駕駛員開車帶來影響，因此交管部門已開始禁止使用，而LED燈則屬于較新的技術(shù)，較為環(huán)保，且光亮度也足夠，已逐步發(fā)展成為主流。補(bǔ)光燈在夜間主要與攝像機(jī)配合進(jìn)行抓拍，以在夜間光線不足的情況下，抓拍到的車牌及包括車牌顏色、車牌字符，甚至車輛顏色及前排駛乘人員面部特征等，使圖像較為清晰，以備存儲。
3、觸發(fā)單元
車牌識別系統(tǒng)的觸發(fā)單元主要是用來檢測車輛是否抵達(dá)抓拍區(qū)域。漢王的蔣輝解釋說：“如在高速公路上安裝車牌識別系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)觸發(fā)單元檢測到車輛已駛達(dá)抓拍區(qū)域時(shí)，即發(fā)送信號給攝像機(jī)進(jìn)行抓拍，攝像機(jī)將抓拍的信息發(fā)送給識別單元。”目前主要使用的觸發(fā)方式有地感線圈型車輛檢測器、雷達(dá)測速，以及視頻觸發(fā)等方式。
其中地感線圈是在需抓拍的道路適當(dāng)位置埋一個(gè)線圈，當(dāng)車輛壓過線圈時(shí)，車輛檢測器檢側(cè)到線圈的感應(yīng)信號，隨即發(fā)送信號給主機(jī)，控制攝像機(jī)進(jìn)行抓拍。深圳景陽科技股份有限公司國內(nèi)營銷技術(shù)總監(jiān)任勇表示，此種地感線圈型車輛檢測器技術(shù)較成熟，目前使用較多，準(zhǔn)確率也較高，可達(dá)到95%以上的抓拍精度，且抓拍位置固定，使得車輛識別率也很高。缺點(diǎn)是施工時(shí)會破壞路面，且線圈壽命受外界環(huán)境影響較大，會出現(xiàn)老化或斷裂等情況。
而視頻觸發(fā)方式，是在主機(jī)畫面上設(shè)定一個(gè)虛擬的線圈，當(dāng)有車輛進(jìn)入虛擬線圈時(shí)，主機(jī)判斷即進(jìn)行抓拍。其優(yōu)點(diǎn)是不需要埋設(shè)線圈，大大減少了施工工程量，方便安裝。但其存在判斷準(zhǔn)確率稍低的問題，尤其是夜間光線黑暗，沒有良好的補(bǔ)光時(shí)，會使捕獲率及識別率大大降低。
雷達(dá)檢測是采用雷達(dá)控制器發(fā)射的無線電波來檢測車輛是否進(jìn)入抓拍區(qū)，從而控制抓拍。該技術(shù)還被主要用來檢測車輛速度，包括超速、限速等情況。景陽任勇解釋，雷達(dá)使用無線電波，并采用區(qū)間測速的方式，在高速公路上設(shè)置兩個(gè)區(qū)間點(diǎn)，通過計(jì)算車輛進(jìn)出此區(qū)域的時(shí)間來計(jì)算車輛的速度，以判斷其是否超速。
比較各種車輛檢測觸發(fā)抓拍的方式，天地偉業(yè)蘇濤表示，線圈與雷達(dá)是屬于硬件觸發(fā)方式，通過硬件觸發(fā)進(jìn)行抓拍，由識別單元(其內(nèi)嵌識別軟件)對抓拍的圖片進(jìn)行識別，其不但識別正確率高，還能有效節(jié)省系統(tǒng)的資源占用情況;而視頻觸發(fā)方式雖然施工安裝方便靈活，但其需將采集的每一幀圖片進(jìn)行軟件識別，對資源的開銷占用開銷大，且易受環(huán)境影響，觸發(fā)精度很難達(dá)到硬件觸發(fā)的精度，雖可設(shè)定多種抓拍規(guī)則，但在“捕獲率、識別率”這些硬性指標(biāo)上很難超過硬件外觸發(fā)的系統(tǒng)”。“且目前視頻觸發(fā)還無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)還欠成熟，易出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)情況。”漢王蔣輝也補(bǔ)充解釋道。
4、識別控制單元
識別控制單元其實(shí)是一臺能適用于惡劣環(huán)境運(yùn)行的嵌入式工控機(jī)，其內(nèi)嵌識別控制軟件，要實(shí)現(xiàn)觸發(fā)檢測、攝像機(jī)抓拍控制、車牌識別和網(wǎng)絡(luò)上傳等多項(xiàng)功能。當(dāng)觸發(fā)單元檢測到車輛駛?cè)胱ヅ膮^(qū)域時(shí)，即發(fā)送信號給識別控制單元，進(jìn)而由識別控制單元去控制攝像機(jī)進(jìn)行抓拍，攝像機(jī)便將抓拍到的信息發(fā)送給識別控制單元。隨后識別控制單元對抓拍的信息進(jìn)行處理，即對抓拍的圖片進(jìn)行分析和識別，其中最主要是車牌識別。識別其一般包括車牌定位，車牌切分，二值化和最終的字符識別等。有的算法還會有圖像校正，陰影處理等?，F(xiàn)在的車牌識別系統(tǒng)還會引入了目標(biāo)跟蹤技術(shù)，并且引入顏色識別、車型識別、車標(biāo)識別技術(shù)等。
識別控制單元將識別后的車牌信息打成數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到上位管理計(jì)算機(jī)。如果系統(tǒng)沒有外觸發(fā)裝置，采用視頻軟觸發(fā)方式，其除需增加視頻軟觸發(fā)軟件外，其它功能模塊應(yīng)該說與硬件觸發(fā)相同。
本文介紹的車牌識別系統(tǒng)是基于從抓拍到完成識別和上傳都基于前端設(shè)備的系統(tǒng)，即完整地包括采集單元、補(bǔ)光單元、觸發(fā)單元、識別控制單元，這也是目前較多見的系統(tǒng)組成方式。但也有的車牌識別系統(tǒng)前端只完成抓拍，即只包含采集單元、補(bǔ)光單元、觸發(fā)單元，并將抓拍的信息上傳管理中心，而由管理中心來完成車牌識別工作。
基于前端設(shè)備識別或基于控制中心識別，二種方式的優(yōu)劣之分目前尚未見廠商和用戶的詳細(xì)評述，相信隨著應(yīng)用的深入會有一個(gè)說法。
車牌識別技術(shù)應(yīng)用問題
攝像機(jī)技術(shù)有待提高
各個(gè)攝像機(jī)廠家雖針對道路監(jiān)控研發(fā)出相應(yīng)的產(chǎn)品，并特別針對交通的特殊要求進(jìn)行改進(jìn)。但由于道路監(jiān)控中，攝像機(jī)長期處于室外，受環(huán)境因素影響較大，因此不僅要求其清晰度高，還要求適應(yīng)性強(qiáng)。神州數(shù)碼葉韶光舉例說，應(yīng)用在卡口車牌識別的使用環(huán)境相對較復(fù)雜，有的是國道，有的是省道，有的是縣道，而不同的使用環(huán)境車輛的行駛速度不同，這對攝像機(jī)的快門速度設(shè)定要求就較高，不僅要便于使用者安裝調(diào)試，還要求快門速度設(shè)定更加準(zhǔn)確，以適應(yīng)不同的使用場所。針對此方面應(yīng)用，神州數(shù)碼AMPON推出的攝像機(jī)設(shè)計(jì)有Traffic交通專用功能，可針對不同道路的使用場合，通過固定模式來確定快門速度，簡化使用者的調(diào)試工作。而快門速度細(xì)分，也可適用于更多的場合。
另一方面值得注意的是，北方冬天的雨雪及大霧天氣時(shí)有發(fā)生，在這種情況下，道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)的清晰度就會存在很大問題，因此不少廠家設(shè)計(jì)了透霧功能。但神州數(shù)碼葉韶光表示，現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的多為黑白透霧功能，但此種會損失掉車牌的顏色。因此神州數(shù)碼AMPON特別研發(fā)了彩色透霧，通過特有的偵測電路，自動偵測畫面中的灰度霧像數(shù)據(jù)，針對有霧畫面進(jìn)行獨(dú)特的處理，實(shí)時(shí)調(diào)整圖形的動態(tài)范圍曲線，強(qiáng)化色彩還原度，提供更為真實(shí)的監(jiān)控畫面。
高清晰但帶來其它問題
目前的智能交通系統(tǒng)已從標(biāo)清系統(tǒng)逐步過渡到高清系統(tǒng)，高清系統(tǒng)的優(yōu)勢不言而喻，但天地偉業(yè)孫濤則認(rèn)為，高清圖片由于圖片覆蓋面廣，可能會同時(shí)在圖片中出現(xiàn)多個(gè)車牌的識別問題。但更為重要的是，高清數(shù)據(jù)量過大，不僅會出現(xiàn)處理速度過慢的問題，還會因?qū)Y源占用需求過大難以實(shí)現(xiàn)高清視頻流識別，這些都是車牌識別系統(tǒng)在高清系統(tǒng)中面臨的新問題。
破損污舊車牌識別難度較大
車牌在使用幾年之后，難免會出現(xiàn)污染和磨損等現(xiàn)象，而在路面上行駛的車輛也很難保證都是標(biāo)準(zhǔn)干凈的車牌，因此在實(shí)際環(huán)境中，面對破損污舊的車牌，如何提高車牌識別系統(tǒng)的識別能力也是實(shí)際需要解決的問題。
斯遠(yuǎn)小邱舉例說，如在山西、陜西等長期拉煤的車輛，由于較臟，會將車牌擋住一部分，或還有故意擋住車牌。針對這種情況，車牌識別系統(tǒng)是無法識別的，因?yàn)樗鼉H是一項(xiàng)對已有圖像的識別技術(shù)，并不包含有透視能力，因此如何在視頻流中既有干擾又有污損的情況下定位和識別車牌，是目前車牌識別系統(tǒng)需要進(jìn)一步完善和發(fā)展的。
深圳斯遠(yuǎn)表示，針對這方面問題目前解決的方法是，要提高車牌識別系統(tǒng)的識別率，目前主要采用的方法是，在視頻流中首先對車體進(jìn)行判斷，隨后對車牌進(jìn)行初定位，并進(jìn)行判斷，在對車牌進(jìn)行精確定位后，通過算法對車牌進(jìn)行字符和數(shù)字識別，以得到車牌的信息。但此種方式主要取決于算法的精確度，因此算法的好壞是至關(guān)重要的。