【安防知识网】近年来，随着人们生活水平的提高，我国的汽车数量呈直线上升趋势，其一方面为人们的生活带来便利，另一方面，行驶时随意变道、超载、使用套牌车、发生交通事故后逃逸等事件也频频发生，这在一定程度上给交警、公安等执法部门的工作带来极大的麻烦。而车牌识别系统，基于以上原因，正在道路监控中发挥着不可忽视的作用。

        由公安部统计得知，截至09年3月底，全国汽车保有量为六千多万辆，保持快速增长趋势。这一组数据表明，中国的汽车拥有量正在以无法预料的速度迅速增长，但随之带来的问题是空气污染、停车位数量不足、交通拥堵严重、违章交通事故频发等等，严重影响着人们的生活质量。

        另一方面，随着机动车数量的剧增，行驶时随意变道、超载、使用套牌车，发生交通事故后逃逸等事件也频频发生，这在一定程度上给交警、公安等执法部门的工作带来极大的麻烦。其中，取证的及时性和正确性也严重影响着对交通事故的处理。而车牌识别系统，这一智能交通中重要的组成部分，正伴随人们生活水平的不断提高、城市车辆激增等，在道路监控中发挥着不可忽视的作用。本文将从技术和应用，多视角地对车牌识别系统进行介绍，期望与业内外读者共同探讨。

多种应用方式
        近年来，我国的基础设施投资力度越来越大，特别是08年末启动的4万亿拉动内需的两年经济振兴计划，道路建设就是其中重点之一。但由于道路建设期一般较长，其增长速度远远跟不上车辆的急剧增长，致使交通状况不容乐观。深圳海湾安全技术有限公司市场营销部叶继主表示，车辆大幅增长，违章行驶也在增长，但依然是狭窄的路面及有限的警力，这就在一定程度上造成了交通拥挤混乱，而现代化的城市需要现代化的管理手段，以达到监督、疏导交通、减少违章和减少警力投入的目的。

        车牌识别系统作为现代交通管理手段中的重要一环，经过多年的发展，已不再是单一的识别车牌，而是朝着更广泛的应用领域、更多的功能方向发展。上海博康智能信息技术有限公司总经理虞正华表示，车牌识别系统是智能交通中的一个热点，最初的车牌识别系统只是用在卡口的车辆记录系统中，即在道路卡口中记录过往车辆的车牌信息，以备统计通过车辆数目、车牌信息等。但随着此项技术的成熟，其已被越来越多的智能交通系统所采用，如电子警察、停车场、收费站管理系统等，这标志着，其已不仅仅是专用于公安、交警等执法部门，而是逐渐走向多应用领域的民用市场。

        据神州数码（中国）有限公司自有品牌AMPON产品部经理叶韶光介绍，车牌识别目前已成为“平安城市”建设中重要的组成部分，为道路交通管理提供帮助，其不仅应用于闯红灯抓拍、超速行驶违章抓拍、车辆旅行时间统计、高速公路车辆管理应用等道路交通应用中，还在治安安防监控中如治安卡口车牌识别、盗抢车辆通缉、刑事案件辅助侦破等应用中都得到了广泛的使用。以下为目前车牌识别系统较为常见的功能应用。

1、监测报警
        一些被通缉或挂失的车辆、欠缴费车辆、未年检车辆、肇事逃逸及违章车辆等都会被录入监控“黑名单”，将这些车牌号码输入到车牌识别系统中，利用安装在各个路口的车牌识别系统摄像机进行采集、读取来往车辆的车牌号，并与名单中的车牌号进行比对等，一旦发现“黑名单”车辆即立刻发出报警信息。海湾叶继主表示，车牌识别系统在使用时可在车辆行驶过程中就完成识别，不影响正常的交通运行，整个监视过程司机等也不会察觉，隐蔽性高，且进行全天不间断工作，大大提高了执法效率。

2、超速违章处罚
        此种应用一般用在高速公路车辆超速检测，其结合测速设备即可用于车辆超速违章处罚。该应用需要在高速公路上设置测速监测点，抓拍超速车辆的车牌号码，将违章车辆的车牌号码及图片发往至各个高速公路出入口，在出入口处设置处罚点。车牌识别系统将通过的车辆与已收到的超速车辆号码进行比对，一旦号码相同即启动警示设备通知执法人员处理。与传统的超速监测系统相比，大大节省了警力，降低了执法人员的工作强度。

3、计算车辆旅行时间
        在交通管理系统中，可通过计算车辆在某条道路的平均旅行时间来判断该条道路拥堵的状况。据海湾叶继主介绍，将车牌识别系统安装于道路的起点与终点，识读所有通过车辆并将车牌号码和起终点时间传回交通指挥中心。由此即可根据每辆车在起、终点被识读到的时间间隔就可计算出车辆的平均旅行时间，并判断道路是否拥堵。若出现拥堵情况，即可在道路显示屏上发布公告，通知来往车辆注意。

        除以上三种常见应用外，其他如车辆出入管理、自动放行等在停车场管理系统中也获得较为广泛的应用；车牌号码自动登记也在电子警察系统、道路监控系统中得到应用，可有效减少交管部门的工作强度，并大幅度提高处理速度和效率。神州数码的叶韶光介绍，现在车牌识别系统在其他行业也有广泛的需求，如大型仓库中需要对进出车辆进行称重，确保不会出现货物误装或丢失的现象，通过车牌识别系统的引入，可自动记录进出车辆的车牌号码，并将车辆的重量信息、时间信息叠加保存，便于后期查询。[nextpage]

多系统组成识别功能强大
       据汉王科技股份有限公司智能交通事业部客服中心主任蒋辉介绍，车牌识别系统被应用于高速公路对行驶车辆监管，其已成为高速公路机电系统组成的一部分，在计量收费、联网收费、不停车收费等部分都要求安装车牌识别系统，已成为不可或缺的组成部分。一套完整的车牌识别系统主要由三大部分组成，包括前端路口采集识别控制部分、网络传输部分和中心管理部分。

前端路口控制系统
        其前端路口控制系统包括采集单元、补光单元、触发单元、识别控制单元等部分。天津天地伟业数码科技有限公司交通平安城市部产品总监孙涛解释说，当触发单元检测到车辆时，即发送信息给采集单元，其会随即对车辆进行捕捉抓拍和辨识，并形成可上传的识别信息，包括车辆牌照号、牌照颜色、字符及车型、车辆颜色，有的系统还可包括车辆前排乘座人员的特征状况等。

1、采集单元
        采集单元主要是指前端摄像机，因道路环境较为复杂，其所使用的摄像机比一般监控用的摄像机要求高很多。据海湾叶继主分析，现在照车牌的摄像机主要使用在出入口、高速公路和城市道路上。因室外环境非常复杂，高低温、雨雪、烟雾等的影响易造成车牌无法辨识，甚至中午强光照射等，都有可能因为摄像机快门、进光量，以及其他功能无法适当配合而不能将车牌清晰地辨识出来。

        正是由于一系列因素的影响，车牌识别用摄像机不仅需要动态范围宽、低照度等，还要求具备强光抑制功能，此项功能主要是为了解决在夜间环境光照不足而又缺少补光的条件下，因车牌周边汽车强光灯照射而导致车牌部分曝光不足，出现车牌模糊或根本无法辨识的情况。

        神州数码叶韶光表示，现在道路监控中使用的摄像机分标清与高清两种，其中高清摄像机一般为百万像素IP摄像机，甚至有的是300万或500万像素的高清摄像机，1台高清摄像机可代替多台标清摄像机，并同时可监看多个车道，甚至可看清驾驶员的面部等。但因其采用CMOS传感器，低照度性能差，夜晚效果不佳，而标清摄像机虽然清晰度不如高清摄像机，但夜间低照度效果却高于高清摄像机，这样就会大大提升夜晚的识别率。但不可否认的是，高清摄像机已成为未来的一个应用方向。

        “除此之外，夜间十字路口闯红灯抓拍系统对摄像机要求也很高。由于夜间周边环境较暗，红绿灯的亮度比周边环境亮很多，摄像机会默认为亮度信号，从而无法表现出真实的颜色，使红绿灯的颜色无法看清楚，尤其是红灯与黄灯。”神州数码叶韶光表示。针对此种情况，神州数码AMPON独创的红绿灯辨识技术，可针对亮度区域独立处理色彩，从而确保红绿灯颜色真实。现在红绿灯抓拍系统已经成为“平安城市”项目的重要组成部分，因此在其产品中预设电子快门技术，可同时满足车牌抓拍和道路治安监控的需求，避免普通摄像机单一快门速度导致出现环境亮度和高速运动车辆在抓拍上的矛盾。

2、补光单元
        在夜间光线不足的情况下，仅靠摄像机技术仍无法清楚地辨识到满足要求的车牌信息（车牌颜色、字符等），通常都还会安装补光灯，以获取清晰的车辆信息。上海博康虞正华表示，这些补光单元是与摄像机配套的，传统使用的是常明灯，但此种灯耗电量大，不够环保，现在已改为闪光灯和LED灯。但由于闪光灯会给驾驶员开车带来影响，因此交管部门已开始禁止使用，而LED灯则属于较新的技术，较为环保，且光亮度也足够，已逐步发展成为主流。补光灯在夜间主要与摄像机配合进行抓拍，以在夜间光线不足的情况下，抓拍到的车牌及包括车牌颜色、车牌字符，甚至车辆颜色及前排驶乘人员面部特征等，使图像较为清晰，以备存储。

3、触发单元
车牌识别系统的触发单元主要是用来检测车辆是否抵达抓拍区域。汉王的蒋辉解释说：“如在高速公路上安装车牌识别系统时，当触发单元检测到车辆已驶达抓拍区域时，即发送信号给摄像机进行抓拍，摄像机将抓拍的信息发送给识别单元。”目前主要使用的触发方式有地感线圈型车辆检测器、雷达测速，以及视频触发等方式。[nextpage]

       其中地感线圈是在需抓拍的道路适当位置埋一个线圈，当车辆压过线圈时，车辆检测器检侧到线圈的感应信号，随即发送信号给主机，控制摄像机进行抓拍。深圳景阳科技股份有限公司国内营销技术总监任勇表示，此种地感线圈型车辆检测器技术较成熟，目前使用较多，准确率也较高，可达到95%以上的抓拍精度，且抓拍位置固定，使得车辆识别率也很高。缺点是施工时会破坏路面，且线圈寿命受外界环境影响较大，会出现老化或断裂等情况。

        而视频触发方式，是在主机画面上设定一个虚拟的线圈，当有车辆进入虚拟线圈时，主机判断即进行抓拍。其优点是不需要埋设线圈，大大减少了施工工程量，方便安装。但其存在判断准确率稍低的问题，尤其是夜间光线黑暗，没有良好的补光时，会使捕获率及识别率大大降低。
雷达检测是采用雷达控制器发射的无线电波来检测车辆是否进入抓拍区，从而控制抓拍。该技术还被主要用来检测车辆速度，包括超速、限速等情况。景阳任勇解释，雷达使用无线电波，并采用区间测速的方式，在高速公路上设置两个区间点，通过计算车辆进出此区域的时间来计算车辆的速度，以判断其是否超速。

        比较各种车辆检测触发抓拍的方式，天地伟业苏涛表示，线圈与雷达是属于硬件触发方式，通过硬件触发进行抓拍，由识别单元（其内嵌识别软件）对抓拍的图片进行识别，其不但识别正确率高，还能有效节省系统的资源占用情况；而视频触发方式虽然施工安装方便灵活，但其需将采集的每一帧图片进行软件识别，对资源的开销占用开销大，且易受环境影响，触发精度很难达到硬件触发的精度，虽可设定多种抓拍规则，但在“捕获率、识别率”这些硬性指标上很难超过硬件外触发的系统”。“且目前视频触发还无统一标准，技术还欠成熟，易出现误报、漏报情况。”汉王蒋辉也补充解释道。

4、识别控制单元
        识别控制单元其实是一台能适用于恶劣环境运行的嵌入式工控机，其内嵌识别控制软件，要实现触发检测、摄像机抓拍控制、车牌识别和网络上传等多项功能。当触发单元检测到车辆驶入抓拍区域时，即发送信号给识别控制单元，进而由识别控制单元去控制摄像机进行抓拍，摄像机便将抓拍到的信息发送给识别控制单元。随后识别控制单元对抓拍的信息进行处理，即对抓拍的图片进行分析和识别，其中最主要是车牌识别。识别其一般包括车牌定位，车牌切分，二值化和最终的字符识别等。有的算法还会有图像校正，阴影处理等。现在的车牌识别系统还会引入了目标跟踪技术，并且引入颜色识别、车型识别、车标识别技术等。

        识别控制单元将识别后的车牌信息打成数据包，通过网络传送到上位管理计算机。如果系统没有外触发装置，采用视频软触发方式，其除需增加视频软触发软件外，其它功能模块应该说与硬件触发相同。

        本文介绍的车牌识别系统是基于从抓拍到完成识别和上传都基于前端设备的系统，即完整地包括采集单元、补光单元、触发单元、识别控制单元，这也是目前较多见的系统组成方式。但也有的车牌识别系统前端只完成抓拍，即只包含采集单元、补光单元、触发单元，并将抓拍的信息上传管理中心，而由管理中心来完成车牌识别工作。

        基于前端设备识别或基于控制中心识别，二种方式的优劣之分目前尚未见厂商和用户的详细评述，相信随着应用的深入会有一个说法。[nextpage]

传输单元
        因整个系统都需将前端的信息传输至中心，这就需要有传输单元。据北京文安科技发展有限公司售前技术支持何茂林介绍，网络传输部分主要提供数据传输链，传输网络可根据实际需求采用电话拨号、宽带网络、专用光纤网络、无线GPRS/CDMA等方式，目的是最快速地将前端的信息传输至后端控制管理中心。

        上海博康虞正华进一步解释，传输系统所传输的信息按车牌识别方式不同会有两种类型。当车牌识别功能在前端时，其主要用来传输数据及图片，而当车牌识别功能在中心端时，其主要是用来传输视频信号，包括模拟及数字信号等。

中心管理部分
        如果系统是基于从抓拍到完成识别和上传都基于前端设备的系统，则中心管理部分其主要包括数据查询、处理、发布模块，抓拍数据维护模块，机动车监控（闯红灯违法车辆、黑名单管理）模块，设备管理监控模块，监测报警模块，用户管理监控模块等等，软件模块的多少和功能可能会因不同的开发商而有差异，但大多数功能是会相同的，只是实现的技巧上会有高低。文安的何茂林还说明，中心管理部分主要是完成对前端路口设备、数据通讯管理和数据处理等工作。

        中心管理系统最基本的可以实现图片、数据等信息的存储，包括车牌号码、车辆颜色等信息均应存储在其中。而在中心管理部分均设置相应的数据库，不仅可进行比对车牌号码，还方便公安机关布控、报警等操作。如果报警装置在卡口前端时，可直接通过前端的车牌识别控制系统直接传输数据给前端卡口管理点。

        种方式即在后端中心服务器处统一进行报警管理和控制。当前端每回传一条数据，就可自动与数据库中信息进行比对，若比对成功，则发出报警提示，若不是数据库中的信息，则放行。

        当然，这些部分并不是独立存在，而是统一的整体，其互相支持，构成一套完整、强大的车牌识别系统。

仍存在问题，亟待解决
        车牌识别系统已在各个道路、停车场管理等方面发挥着重要的作用，但其发展至今，在使用过程中，仍有一些问题需要解决。

摄像机技术有待提高
        摄像机厂家虽针对道路监控研发出相应的产品，并特别针对交通的特殊要求进行改进。但由于道路监控中，摄像机长期处于室外，受环境因素影响较大，因此不仅要求其清晰度高，还要求适应性强。神州数码叶韶光举例说，应用在卡口车牌识别的使用环境相对较复杂，有的是国道，有的是省道，有的是县道，而不同的使用环境车辆的行驶速度不同，这对摄像机的快门速度设定要求就较高，不仅要便于使用者安装调试，还要求快门速度设定更加准确，以适应不同的使用场所。针对此方面应用，神州数码AMPON推出的摄像机设计有Traffic交通专用功能，可针对不同道路的使用场合，通过固定模式来确定快门速度，简化使用者的调试工作。而快门速度细分，也可适用于更多的场合。

        方面值得注意的是，北方冬天的雨雪及大雾天气时有发生，在这种情况下，道路监控摄像机的清晰度就会存在很大问题，因此不少厂家设计了透雾功能。但神州数码叶韶光表示，现在市面上出现的多为黑白透雾功能，但此种会损失掉车牌的颜色。因此神州数码AMPON特别研发了彩色透雾，通过特有的侦测电路，自动侦测画面中的灰度雾像数据，针对有雾画面进行独特的处理，实时调整图形的动态范围曲线，强化色彩还原度，提供更为真实的监控画面。[nextpage]

高清晰但带来其它问题
        的智能交通系统已从标清系统逐步过渡到高清系统，高清系统的优势不言而喻，但天地伟业孙涛则认为，高清图片由于图片覆盖面广，可能会同时在图片中出现多个车牌的识别问题。但更为重要的是，高清数据量过大，不仅会出现处理速度过慢的问题，还会因对资源占用需求过大难以实现高清视频流识别，这些都是车牌识别系统在高清系统中面临的新问题。

破损污旧车牌识别难度较大
        在使用几年之后，难免会出现污染和磨损等现象，而在路面上行驶的车辆也很难保证都是标准干净的车牌，因此在实际环境中，面对破损污旧的车牌，如何提高车牌识别系统的识别能力也是实际需要解决的问题。

        蒋辉举例说，如在山西、陕西等长期拉煤的车辆，由于较脏，会将车牌挡住一部分，或还有故意挡住车牌。针对这种情况，车牌识别系统是无法识别的，因为它仅是一项对已有图像的识别技术，并不包含有透视能力，因此如何在视频流中既有干扰又有污损的情况下定位和识别车牌，是目前车牌识别系统需要进一步完善和发展的。

        文安何茂林表示，针对这方面问题目前解决的方法是，要提高车牌识别系统的识别率，目前主要采用的方法是，在视频流中首先对车体进行判断，随后对车牌进行初定位，并进行判断，在对车牌进行精确定位后，通过算法对车牌进行字符和数字识别，以得到车牌的信息。但此种方式主要取决于算法的精确度，因此算法的好坏是至关重要的。

结语
        识别系统经过近几年的发展，其应用和技术发展较为红火，虽仍有一些问题需要解决，各厂家也已投入大量的人力物力进行研发，以令其识别率及准确率更高。另一方面，国家目前对道路等基础设施建设投资力度加大，而车牌识别系统作为道路基础建设的重要一环，面临的机遇与挑战也将会更加严峻。