高速公路收费车牌自动识别系统应用方案
一、概述
随着我国经济的发展、汽车拥有量的急剧增加，公路交通已成为重要的交通运输途径，是国家大力发展的基础设施。在公路里程迅速延长的背景下，对收费管理、交通控制、安全管理等的要求也日益提高。同时日益拥堵的城市交通也需要更先进、更有效的交通管理、控制。利用各种高新技术，特别是电子信息技术来提高管理效率、交通效率和安全，智能交通已成为当前交通管理发展的主要方向。
车牌号码识别系统是智能交通最基本的组成构件之一。以自动的车牌号码识别为基础，可以对通过的车辆进行自动登记、验证、监控、报警，进而可以应用在多种场合，如高速公路收费系统；道口、卡口监控系统；小区、停车场收费、监控系统；车流统计、引导系统等。
高速公路收费系统是高速公路的重要组成部分，是高速公路业主收回投资的重要保障。目前的封闭式高速公路收费系统一般基于通行卡或通行票的形式，利用通行卡或通行票来标识车辆，在高速公路出口根据在通行卡（票）中记录的车辆进入高速公路的入口和时间等信息进
行收费。由于目前的通行卡（票）对车牌号码信息无记录，因此不同车辆之间可以通过交换通行卡（票）来逃避应缴的通行费，并且很难被察觉。此外由于收费员对收费过程具有很大的自主性，因此也具有实施舞弊行为的可能。事实上，目前高速公路通行车辆的逃费和收费员的舞弊行为频频发生，严重损害了业主利益。这种现象在没有车牌辨识系统的收费系统中很难发现和加以限制。
当汉王眼车牌辨识系统用于高速公路收费时，高速公路入口收费系统可以在通行卡（票）上保存汉王眼识别出的车牌号码及车牌图片二值化信息，在高速公路出口利用汉王眼对车牌号码或车牌图片二值化信息进行匹配，判断通行卡（票）代表的入口车辆是否为出口车辆，可以有效地发现和避免换卡行为。同时汉王眼所定位出的车牌图片和识别出的车牌号码成为管理、查询通行车辆的重要途径，可以有效地加强收费管理，限制和发现收费员的舞弊行为。
二、系统介绍
1、汉王眼简介
汉王公司长期致力于实现高质、高效的信息数字化技术，凭借在字符识别及图像处理技术的雄厚实力，于九八年开始车牌自动识别技术的研究，推出win10控制面板在哪嵌入式一体化的车牌识别技术产品——“汉王眼”。广泛应用于ITS各个应用领域。
汉王眼采用高速芯片作为识别算法的运行硬件平台，集成照明、镜头、摄像头和DSP电路形成嵌入式一体化的结构，无需计算机即可实现车牌图像的采集和识别，具有识别性能高、结构紧凑、环境适应性强、安装维护简单等特点。可添加并运用于各类应用系统中，使其增加了车辆的车牌号码和车型的智能识别能力，从而使整个系统更加强大，管理更加有效。
● 汉王眼是车牌辨识系统。除具有车牌号码识别的功能外，汉王眼还可以根据车牌的号码识别结果进行车牌号码匹配，或根据车牌图像进行车牌图像二值化匹配。通过采用这两种方法，汉王眼可以判断车辆是否为指定号牌的车辆。
● 汉王眼是嵌入式系统。汉王眼以数字信号处理芯片作为算法运行的硬件平台，所有算法固化在硬件之中，因此可以脱离计算机实现其功能，使汉王眼具有极高的系统稳定性，并获得了更广阔的应用空间。
● 汉王眼是一体化的系统。汉王眼集成了车牌辨识系统所必须的所有硬件和软件，不需辅助的设备即可完成其功能。在硬件上，汉王眼集成了可控照明灯、镜头、图像采集模块、数字信号处理器、存储器、通信模块、温控模块、单片机等；在软件上汉王眼集成了车牌定位、车牌字符切分、车牌字符识别、车牌图像匹配等算法。一体化的结构形式使得汉王眼降低了对环境的要求，可以很容易安装、调试。
2、汉王眼的技术特点
由于采用了嵌入式、一体化的结构形式，并开发了高性能的算法，汉王眼具有了很高性能，具备了实际应用的能力和价值，具有如下重要特点：
2．1汉王眼车道摄像机与识别图片抓拍摄像机合二为一的功能
  汉王眼在用来完成车牌号码的识别同时可输出一路模拟的视频信号，用来监控车道。
2王紫潼整容．2汉王眼具有车牌图像匹配功能
车牌号码识别是实现车牌辨识的重要途径，汉王公司在文字识别领域具有国际领先的核心技术，是汉王眼具有很好性能的基础。但车牌号码识别的正确率严重依赖于车牌本身的质量。因此仅仅依靠识别出的车牌号码来辨识车牌受到车牌质量的严重影响和限制。
另一方面，对于很多实际应用场合，只需验证入口和出口是否为同一车辆即可。例如在高速公路收费系统中，只需确认通行卡代表的入口车辆和持卡车辆是否为同一车辆即可发现换卡逃费的行为，而不需真正知道车牌号码。因此在车牌定位正确的前提下，可以通过车牌图像匹配的方法来验证车辆。
车牌图像匹配技术目前是汉王公司独家专有的技术，对拍摄的车牌大小、位置、倾斜、亮度、对比度等差别具有适应性，可以快速、有效地辨识出两个车牌图像是否为同一车牌。
以高性能的车牌定位算法、字符识别算法和车牌图片匹配辨识算法为基础，汉王眼对车牌的辨识摆脱了对车牌质量的严重依赖，具有了实用的能力和价值。学什么技术有前途
2．3对不同光照的适应能力
由于白天、夜晚的光照环境相差很大，不同应用场地也有不同的光照环境，因此汉王眼对电子快门和曝光强度进行自动的调整，以适应不同的光照环境。
为保证夜晚车牌的足够照度，汉王眼将在傍晚自动开启补光照明，保证车牌具有足够亮度，获得很好的拍摄效果。
2．4对自然环境的适应能力
为适应环境温度的变化，汉王眼采用了宽温度范围的器件，并进行了大范围温度变化的实际测试，完全可以满足较大环境温度变化范围的应用。对于环境温度变化更大的地区，汉王眼对内部温度采取半导体温度调节技术加以调整，可满足温度变化范围非常大地区的应用。同时汉王眼具有很好的防雨和高湿能力。
2．5对闯关车辆的抓拍能力
在高速公路收费站，某些闯关车辆具有很高的行驶速度，汉王眼在很高车速范围内依旧可以拍摄得到较清晰图像，完成车牌的定位和辨识。
2．6相对于应用系统的独立性
因车牌辨识技术是正在迅速发展的领域，车牌号码识别和车牌图片匹配的算法的性能提升也是永无止境的研究领域，车牌辨识系统必须具有相对于应用系统独立的特性才能在系统调整、维护、算法升级等过程中不影响应用系统的运行，车牌辨识系统的意外损坏也不会暂停系统的正常运行。
由于汉王眼采用了嵌入式、一体化的结构形式，汉王眼的照明、拍摄、图像采集、车牌辨识算法都集成在一起，作为一个整体设备加以设计和实现。这种结构形式使得汉王眼同应用系统之间只通过通讯接口和通讯协议发生关系。
2．7汉王眼具有很高的系统可靠性
由于对汉王眼的嵌入式、一体化的软硬件结构进行了优化、综合设计，不但增加了系统辨识车牌的性能，也增加了系统的可靠性。由于不依赖于任何操作系统，汉王眼具有很高的
系统可靠性，并可在10毫秒内实现系统的复位，不会在意外情况下延误应用系统的运行。
三、车牌自动识别系统技术方案
3．1 用户需求分析
车牌自动识别系统在入口抓拍车辆图像并提取车牌号码信息记录于通行卡机，出口同样抓拍车辆图像、提取车牌号码信息，与通行卡内记录入口车牌信息比对，用以防止车辆中途倒卡、换卡、阻塞漏费、舞弊现象，以及更好实现的监控和管理进出收费区域内车辆的目的。
曾舜晞和吴磊3．2 系统技术解决方案
针对客户的需求，汉王眼作为一种高可靠性和高稳定型的高科技产品，应用于高速公路收费系统完全可以实现其需求。
汉王眼在车辆经过检测线圈时，自动抓拍车辆图片、车牌图片，对出入口的车牌进行识别、匹配，判断是否为同一车牌，以发现和制止通行车辆的换卡行为；汉王眼不仅具有抓拍和识别车牌功能，而且可以实现实时彩视频监控的功能，从而有效实现车道摄像机和抓拍摄像机的合二为一；通过查询汉王眼所定位出的车牌图片、识别出的车牌号码以及车牌二值化图片，可以有效地加强收费管理，限制和发现收费员的舞弊行为；同时还具备高速闯关车辆的抓拍，以协助公安部门发现黑名单车辆等其他功能。在最大程度上的减少费额的流失；保障投资者的投资回报。
汉王眼可以采用车牌号码匹配、二值化图匹配及车牌图片匹配对出入口的车牌进行匹配辨识。安装在出口的汉王眼首先根据通行卡（票）中的车牌号码识别结果进行车牌号码及二值化图匹配，判断出入口是否为同一车辆。当车牌污损严重而无法识别时，出口汉王眼将根据入口的车牌图像（通过网络来传输车牌图片）来进行图片匹配，判断出入口是否为同
一车辆。具体过程如下图所示：
（一）、汉王眼的数据传输方案
1．汉王眼输出的数据包括：
（1）车牌号码数据：包括车牌号码和用于车牌号码匹配的数据，共64字节。
（2）二值化图数据：车牌二值化图为自定义格式，字节数（≤300）
（3）车牌图像数据：为JPG我是等爱的玫瑰格式的车牌图像，平均2k字节，小于3k字节。
（4）车牌图像特征数据：为包含车牌图片主要特征的512字节数据。
（5）车牌匹配结果：为根据车牌号码匹配和车牌图像匹配而得到的匹配结果。
（6丁俊晖妻子）车辆图片：（格式：JPG  大小：5k～30k）
通常，入口的车牌号码数据及二值化图数据需通过通行卡传递到出口，入口的车牌图像数据可以有两种可能的途径传递到出口：
（1）车牌图像直接保存在通行卡中传递到出口。
（2）车牌图像通过高速公路收费系统的网络传递到出口。
为了适应不同的通行卡容量和收费系统的网络容量，汉王眼可以采用以下二种不同的数据传输方案：
2．数据传输方案一：车牌号码数据、二值化图数据存储在通行卡，车牌图像数据存储在收费中心服务器。当出口汉王眼需要入口的车牌图像以进行车牌匹配时，汉王眼通过收费系统的网络到收费中心的服务器上获取入口车牌图片。在这种方式下，通行卡中需存储入口车牌图像的标识，出口汉王眼将根据该标识到数据库中查询入口图片。
3．数据传输方案二：车牌号码、二值化图存储在通行卡中，汉王眼利用通行卡实现出入口车牌号码或二值化图片的匹配。该方案不需利用收费系统网络，所需通行卡的容量也较小，但由于采用车牌图像的特征数据进行车牌图像的匹配，效果略差于直接通过图像进行的车牌图像匹配效果。
（二）、汉王眼与收费软件协调工作流程图
为了尽量减少汉王眼和收费软件之间的关联，汉王眼的设计原则是只通过通讯端口与收费软件发生关系，不需在收费软件中添加汉王眼相关的车牌识别或车牌匹配模块。但由于收
费软件需接受汉王眼的数据，涉及通信接口的编程和汉王眼工作流程的管理，因此收费软件一般需为汉王眼作一点修改。