基于車牌識別技術(shù)的車輛管理系統(tǒng)應(yīng)用

引 言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，居民私家車的擁有量不斷增加，同時高校校園也面臨著車輛管理的難題。如何科學(xué)、高效、規(guī)范、安全地對校園車輛進出實現(xiàn)智能管理己成為校園安全建設(shè)重點研究的問題。

大連理工大學(xué)師生眾多、車流量大，并且早晚高峰期還有很多借道穿越校園的外來車輛，給校園交通帶來了壓力和不安全因素，為了保證校內(nèi)安全和交通順暢，經(jīng)過多次調(diào)研論證， 決定采用自動化程度高、方便快捷的基于車牌自動識別技術(shù)的車輛智能管理系統(tǒng)。

1 國內(nèi)現(xiàn)狀

當(dāng)前現(xiàn)有車輛管理系統(tǒng)中，在車輛管理的介質(zhì)上，有傳統(tǒng)的接觸式介質(zhì)（如磁卡、條碼卡等），也有新型的非接觸式管理介質(zhì)，如RFID 技術(shù)和車牌圖像識別技術(shù)等。

目前國內(nèi)在車輛識別技術(shù)里面，主要有表 1 所列的三種主流識別技術(shù)：

(1) 卡識別技術(shù)。接觸式 IC卡通過觸點與讀寫器聯(lián)接以獲取能量并進行數(shù)據(jù)交換，它在功能、信息保密性與存儲容量方面具有優(yōu)勢，適合在人流密集的公共場所，可以有車輛進出、門禁、考勤、消費等多領(lǐng)域的應(yīng)用。但是用戶需要每次進出時，都要停車、刷卡，所以效率比較低。而且IC卡存在使用壽命短，易折損等缺點。

(2) 射頻識別技術(shù)。通過發(fā)射無線射頻信號進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)包括射頻卡，讀卡器和數(shù)據(jù)處理終端三大部分。用戶可以不停車、不搖窗的快速通過實現(xiàn)識別。在各種惡劣環(huán)境下也可以正常工作，提高車輛通行效率，降低人工管理費用。但該技術(shù)所需射頻基站和射頻卡費用較高，不能實現(xiàn)核對車、卡是否一致，會出現(xiàn)漏收、誤收等現(xiàn)象[1]。

(3) 車牌識別技術(shù)。利用車輛的動態(tài)視頻或靜態(tài)圖像， 能夠檢測到受監(jiān)控路面的車輛并自動提取車輛牌照信息（含漢字字符、英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字及牌照顏色）進行處理的技術(shù)。車牌自動識別技術(shù)具有自動化程度高，人工干預(yù)少，通行效率高，靈活性好，系統(tǒng)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。此外，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)自定義車輛進出權(quán)限，收費標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，實現(xiàn)車輛的智能管理、集中管理和監(jiān)控。而且車輛在進出時都會抓拍圖像并存檔， 這樣，不僅杜絕“一卡多車”的行為，也記錄了車輛的運行軌跡， 更加安全可靠。但是，由于受自然條件影響，識別率一般為97％左右，車牌識別不出來的車輛，需要人為干預(yù)進出[2]。

2 車牌識別技術(shù)的基本原理

車牌自動識別以數(shù)字圖像處理、模式識別、計算機視覺等技術(shù)為基礎(chǔ)，對攝像機所拍攝的車輛圖像或者視頻序列進行圖像采集分析，從而確定牌照在圖像中的位置，并進一步提取和識別出文本字符，在顯示屏直觀地給出識別結(jié)果，可實現(xiàn)車輛進出的智能管理。其硬件基礎(chǔ)一般包括觸發(fā)設(shè)備（監(jiān)測車輛是否進入視野）、攝像設(shè)備、照明設(shè)備、圖像采集設(shè)備、識別車牌號碼的處理機（如計算機）等，其軟件核心包括車牌定位算法、車牌字符分割算法和光學(xué)字符識別算法等[3]。

車牌識別過程包括車輛檢測、圖像采集、車牌定位、字符分割、字符識別、結(jié)果輸出等幾部分（如圖 1 所示）。車牌識別通過對圖像的采集和處理，來完成車牌自動識別功能。

當(dāng)車輛檢測部分檢測到車輛到達時觸發(fā)圖像采集單元， 采集當(dāng)前的視頻圖像。車牌識別單元對圖像進行處理，定位出牌照位置，再將牌照中的字符分割出來進行識別，然后將車牌識別的結(jié)果輸出[4]。

3 系統(tǒng)設(shè)計方案

3.1 功能需求

針對大連理工大學(xué)校園進出車輛管理的功能需求，決定 采用車牌識別技術(shù)的車輛智能管理系統(tǒng)。此系統(tǒng)實現(xiàn)校園車 道入口及出口管理設(shè)備自動控制，通過計算機的圖象處理和自 動識別，對車輛進出的安全和管理等進行全方位監(jiān)控，可有 效地控制學(xué)校外閑雜人員進入，更好地維護校園的教學(xué)科研 環(huán)境。

其功能需求示意圖如圖 2 所示。設(shè)計功能包括 ： （1）基于車牌識別技術(shù)進行車輛進出管理，實現(xiàn)對車輛 管理中的各種控制參數(shù)的設(shè)置、并可以進行分類查詢和打印統(tǒng) 計報表 ；

（2）具有收費管理功能，具有按時、按次、分時段、分時、 不收費等多種計費標(biāo)準(zhǔn)，并具備出口收費模式、中央收費模式、 自助繳費管理 ； 

（3）所有車輛進出時間、狀態(tài)等詳細信息，均形成系統(tǒng) 日志記錄，便于進行統(tǒng)計分析、問題查證 ； 

（4）支持異常處理，支持脫網(wǎng)運行，斷電處于常開狀態(tài)； 

（5）支持電子語音和 LED 顯示。

3.2 硬件系統(tǒng)

在硬件系統(tǒng)設(shè)計方面，主體采用 TCP/IP 以太網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng) 結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、遠距離讀卡器、車輛檢測器 （地感線圈）、自動道閘、出入口控制機、高清攝像機、LED 顯示屏、B/S 終端管理計算機、LED 顯示屏信息提示等設(shè)備。 其中數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主要安裝車輛管理軟件，覆蓋師生的基本信息及車輛信息，并和公共數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)同步，自動更新 師生變更信息，校園車輛管理系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。 

校園車輛管理的需求示意圖如圖 3 所示，師生駕車靠近 位于校園大門出入口處的區(qū)域時，當(dāng)車輛經(jīng)過地感線圈后，高 速攝像機啟動圖像抓拍，對車牌進行自動分析識別，并與數(shù) 據(jù)庫中登記的學(xué)校教師車輛車牌數(shù)據(jù)比對，若屬于內(nèi)部有效 車牌，LED 顯示屏提示進場車輛的車牌信息，道閘自動抬起 放行車輛，系統(tǒng)記錄入場時間、地點、狀態(tài) ；若使用權(quán)限過 期時，LED 顯示屏顯示過期車輛提示，道閘處于禁行狀態(tài)， 系統(tǒng)記錄入場時間、地點、狀態(tài)，由崗?fù)す芾砣藛T開閘放行 ； 若不是內(nèi)部有效車牌時，LED 顯示屏提示外來車輛，道閘處 于禁行狀態(tài)，系統(tǒng)記錄入場時間、地點、狀態(tài)，再由崗?fù)す?理人員開閘放行。如需收費管理，出口處的攝像機會自動提取 車牌，按照設(shè)定的計費規(guī)則自動計費，進行費用收取 [4]。

3.3 軟件系統(tǒng) 

系統(tǒng)采用 B/S 架構(gòu)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 4 所示，主要 包括車輛進出控制模塊、數(shù)據(jù)同步接口、用戶車輛管理模塊、 后臺權(quán)限管理模塊、決策輔助支持模塊 [5]。其中，車輛進出 控制模塊通過車牌識別技術(shù)來設(shè)置攝像機、車牌 識別設(shè)備、欄桿控制設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，通過攝像 機識別結(jié)果來控制開關(guān)閥進而對車輛進行出入控 制。同時，崗?fù)す芾砣藛T還通過終端管理計算機 可以手動控制車輛進出和查詢車輛信息。LED 顯 示控制可以將攝像機識別到的車牌和通過服務(wù)器 查詢到的車輛信息發(fā)送到 LED 屏幕進行顯示 [6]。 

數(shù)據(jù)同步接口：與公共數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)同步， 公共數(shù)據(jù)庫提供師生的基本信息給車輛管理系統(tǒng)， 車輛管理系統(tǒng)將車輛牌照號碼、出入時間等進出 記錄提供給公共數(shù)據(jù)庫。 

用戶車輛管理系統(tǒng) ：主要包括用戶車輛信息 數(shù)據(jù)維護，由于系統(tǒng)已經(jīng)和公共數(shù)據(jù)庫進行同步， 師生的基本信息已經(jīng)獲得，所以只需要維護師生 的車輛信息和單位用車及臨時用車信息即可。

后臺權(quán)限管理模塊 ：主要包括定義校門出入口的基本信 息，配置車輛管理信息，備份和管理數(shù)據(jù)庫和設(shè)置操作員權(quán)限， 其中操作員權(quán)限包括操作員系統(tǒng)管理權(quán)限、崗?fù)げ僮鲉T終端權(quán) 限等。系統(tǒng)的權(quán)限分配支持分級授權(quán)，這樣，即可以給不同 的管理人員管理不同的進出入口的權(quán)限，已經(jīng)獲得權(quán)限的管 理人員還可以分配給其他人員不高于自己的權(quán)限 [7]。 決策輔助模塊 ：可以查詢車輛進入的記錄，查詢師生的 用車信息，統(tǒng)計分析校園師生車輛的進出情況、外來車輛進出 情況等。根據(jù)車輛進出提供的大量數(shù)據(jù)分析，可以為車輛的 管理部門提供輔助決策支持，圖 5 所示為校門車輛進出情況 的分析展現(xiàn)。

4 結(jié) 語

基于車牌自動識別技術(shù)的車輛管理系統(tǒng)，通過智能化的 識別設(shè)備和靈活性的管理軟件實現(xiàn)車輛的自動識別和出入管 理，簡化了車輛進出的管理手續(xù)，提高了車輛的通行效率，提 高了校園的安全性。管理人員可以隨時登陸管理軟件進行車 輛管理和信息統(tǒng)計，為校園有序提供了依據(jù)支持。車牌識別技 術(shù)未來也會是智能化交通管理系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。