基于車牌識別技術的車輛管理系統(tǒng)應用

田麗+劉春瑞+翟鳴宇

摘 要：車牌識別技術是目前較先進，智能化的車輛進出管理技術，在城市交通管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。文中結合大連理工大學校園車輛管理系統(tǒng)建設情況，通過對國內幾種車輛管理技術的比較分析，決定采用基于車牌識別技術的車輛管理系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的技術原理、軟件架構、硬件設計等方面進行了闡述。

關鍵詞：車牌識別技術；車輛管理系統(tǒng)；智能交通；車輛管理技術

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）07-00-03

0 引 言

隨著我國經濟的快速發(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、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重點研究的問題。

大連理工大學師生眾多、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，為了保證校內安全和交通順暢，經過多次調研論證，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的車輛智能管理系統(tǒng)。

1 國內現(xiàn)狀

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

目前國內在車輛識別技術里面，主要有表1所列的三種主流識別技術：

（1）卡識別技術。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、消費等多領域的應用。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。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。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、阿拉伯數(shù)字及牌照顏色）進行處理的技術。車牌自動識別技術具有自動化程度高，人工干預少，通行效率高，靈活性好，系統(tǒng)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。此外，用戶能夠實現(xiàn)自定義車輛進出權限，收費標準等內容，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，需要人為干預進出[2]。

表1 不同車輛出入識別方式的優(yōu)、缺點

識別方式 優(yōu)點 缺點

卡識別技術 成本低、應用廣 效率低、易折損

射頻識別技術 效率高、不受自然環(huán)境影響 成本高、一卡多車

車牌識別技術 更智能、更高效、更安全 受自然環(huán)境影響

2 車牌識別技術的基本原理

車牌自動識別以數(shù)字圖像處理、模式識別、計算機視覺等技術為基礎，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果，可實現(xiàn)車輛進出的智能管理。其硬件基礎一般包括觸發(fā)設備（監(jiān)測車輛是否進入視野）、攝像設備、照明設備、圖像采集設備、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果輸出[4]。

圖1 車牌識別原理示意圖

3 系統(tǒng)設計方案

3.1 功能需求

針對大連理工大學校園進出車輛管理的功能需求，決定采用車牌識別技術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，可有效地控制學校外閑雜人員進入，更好地維護校園的教學科研環(huán)境。

其功能需求示意圖如圖2所示。設計功能包括：

（1）基于車牌識別技術進行車輛進出管理，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準，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)設計方面，主體采用TCP/IP 以太網技術組網結構。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)中心服務器、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備。其中數(shù)據(jù)中心服務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)結構如圖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，當車輛經過地感線圈后，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)庫中登記的學校教師車輛車牌數(shù)據(jù)比對，若屬于內部有效車牌，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)，由崗亭管理人員開閘放行；若不是內部有效車牌時，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)，再由崗亭管理人員開閘放行。如需收費管理，出口處的攝像機會自動提取車牌，按照設定的計費規(guī)則自動計費，進行費用收取[4]。

圖3 校園車輛管理需求示意圖

3.3 軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)采用B/S架構，系統(tǒng)的結構設計如圖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來設置攝像機、車牌識別設備、欄桿控制設備的相關參數(shù)，通過攝像機識別結果來控制開關閥進而對車輛進行出入控制。同時，崗亭管理人員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)已經和公共數(shù)據(jù)庫進行同步，師生的基本信息已經獲得，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。

圖4 校園車輛管理軟件系統(tǒng)架構圖

后臺權限管理模塊：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)庫和設置操作員權限，其中操作員權限包括操作員系統(tǒng)管理權限、崗亭操作員終端權限等。系統(tǒng)的權限分配支持分級授權，這樣，即可以給不同的管理人員管理不同的進出入口的權限，已經獲得權限的管理人員還可以分配給其他人員不高于自己的權限[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)。

圖5 校園車輛管理決策輔助統(tǒng)計圖

4 結 語

基于車牌自動識別技術的車輛管理系統(tǒng)，通過智能化的識別設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。車牌識別技術未來也會是智能化交通管理系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。

參考文獻

[1]岳珍梅，溫向玲.基于射頻識別技術的智能停車場系統(tǒng)的研究與設計[J].漯河職業(yè)技術學院學報，2013，12（5）：20-23.

[2]方興林，陳來寶.基于車牌識別的校園車輛出入管理系統(tǒng)研究[J].黑龍江八一農墾大學學報，2012，24（6）：58-61.

[3]閆青，王亮亮.淺析車牌識別技術[J].山東商業(yè)職業(yè)技術學院學報，2009，9（3）：126-129.

[4]龍巧云.車牌識別系統(tǒng)的算法研究與實現(xiàn)[D].長沙：中南大學，2013.

[5]尚云凱，侯海旭，張詩林，等.基于嵌入式的智能停車管理系統(tǒng)[J].信息通信，2014（1）：80-81.

[6]蔡宇飛.基于數(shù)字圖像處理技術的停車場管理系統(tǒng)[D].北京：北京交通大學，2013.

[7]李揚威，焦朋朋，杜林.城市智能停車管理系統(tǒng)研究[J].交通信息與安全，2014，32（4）：160-164.