車牌識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)的研究與應(yīng)用

摘要：本文介紹車牌識(shí)別的兩種主要方法(基于無線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)的自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別方法和基于圖像處理技術(shù)的檢測(cè)識(shí)別方法)，并對(duì)兩種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，提出了一種雙模式識(shí)別系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了主模式識(shí)別系統(tǒng)原理，并考慮了車載分機(jī)的安全性，給出了車載分機(jī)防移動(dòng)的軟硬件設(shè)計(jì)，可廣泛用于各種門禁系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：車牌識(shí)別；射頻識(shí)別；車載分機(jī)；檢測(cè)子系統(tǒng)；門禁子系統(tǒng)

0 引言
    在我國(guó)，直至20世紀(jì)50年代，車輛管理主要靠人工方式，然而隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)化程度的不斷加深，汽車數(shù)量大量增加，給交通管理、環(huán)境治理、社會(huì)治安、交通運(yùn)營(yíng)等提出了許多新的問題。伴隨著車輛數(shù)目的增加，生活小區(qū)、地方單位、部隊(duì)營(yíng)區(qū)、停車場(chǎng)等對(duì)車輛的管理面臨著新的挑戰(zhàn)。如何做到車輛狀態(tài)有案可查、有據(jù)可依，如何實(shí)現(xiàn)車輛的科學(xué)化、自動(dòng)化管理成為人們關(guān)注的話題。

1 車牌識(shí)別技術(shù)
    車牌識(shí)別是車輛管理的重要前提和關(guān)鍵技術(shù)，主要可分為間接法和直接法兩種。間接法是基于無線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Id-entification，RFID)的自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別方法；直接法是基于圖像處理技術(shù)的檢測(cè)識(shí)別方法。
    基于圖像處理的車牌識(shí)別，是對(duì)視頻或圖像中的車牌進(jìn)行特征分析，確定車牌位置，然后設(shè)計(jì)識(shí)別算法，對(duì)車牌中的漢字、字母、數(shù)字進(jìn)行識(shí)別，以確定車牌內(nèi)容。目前，能夠在車輛時(shí)速不超過220公里的情況下，實(shí)現(xiàn)單車牌照的準(zhǔn)確抓拍、檢測(cè)及識(shí)別。在沒有任何外部觸發(fā)裝置時(shí)，可以完全基于視頻觸發(fā)控制，系統(tǒng)可對(duì)視頻圖像中靜止或行駛中的一個(gè)或多個(gè)車輛的車牌同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和識(shí)別。車牌識(shí)別系統(tǒng)主要由車牌定位、字符分隔和字符識(shí)別三部分組成，如圖1所示。

    基于RFID的車牌識(shí)別系統(tǒng)由標(biāo)簽(Tag)、閱讀器(Reader)、天線(Antenna)三部分組成。電子標(biāo)簽中保存車牌信息。系統(tǒng)的基本工作原理是：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(即Passive
Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(即Active Tax，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
    對(duì)于車輛的識(shí)別，以往的車輛管理系統(tǒng)通常是單一地采用基于RFID的識(shí)別技術(shù)或基于圖像處理的識(shí)別技術(shù)。這兩種車輛識(shí)別方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：RFID識(shí)別技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)、不受天氣影響、且可穿透非金屬物體進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別速率快、準(zhǔn)確率高，卻難以有效防止作弊，電子標(biāo)
簽容易丟失，并且只能管制內(nèi)部車輛；基于圖像處理的車牌識(shí)別技術(shù)對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)方面幾乎沒有要求，但是抗干擾性差，準(zhǔn)確率也有待提高。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    針對(duì)兩種技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合軍事營(yíng)區(qū)的特殊性，本文提出一種雙模式識(shí)別系統(tǒng)。主模式識(shí)別系統(tǒng)由車載分機(jī)和門禁子系統(tǒng)構(gòu)成。車載分機(jī)是在車上安裝的一個(gè)存儲(chǔ)車輛信息的電子設(shè)備的簡(jiǎn)稱。備用模式識(shí)別系統(tǒng)采用基于圖像處理的識(shí)別技術(shù)。
    主模式識(shí)別系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為四部分：中央計(jì)算機(jī)、檢測(cè)子系統(tǒng)、車載分機(jī)、車位檢測(cè)與門禁子系統(tǒng)。其工作原理如下：
    (1)中央計(jì)算機(jī)作為終端數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)并管理所有內(nèi)部車輛的信息(包括車牌號(hào)、車品牌、車型、車輛進(jìn)出信息等)，并將內(nèi)部車輛信息和基準(zhǔn)時(shí)間信息發(fā)送給檢測(cè)儀；
    (2)檢測(cè)子系統(tǒng)安裝在入口通道，接收中央計(jì)算機(jī)發(fā)送的內(nèi)部車輛信息和基準(zhǔn)時(shí)間信息，與車載分機(jī)進(jìn)行通信，接收并判斷車輛的身份；
    (3)車載分機(jī)安裝在車輛上，接到檢測(cè)子系統(tǒng)的命令后，將自身信息發(fā)送給檢測(cè)子系統(tǒng)；
    (4)車位檢測(cè)與門禁子系統(tǒng)完成車位檢測(cè)和門禁控制，將檢測(cè)到的車輛動(dòng)態(tài)信息傳送給檢測(cè)子系統(tǒng)，檢測(cè)子系統(tǒng)根據(jù)信息判斷是否有車輛要進(jìn)入，決定何時(shí)檢測(cè)車輛的身份，判斷合法車輛是否已通過路障。
    如果檢測(cè)到是非法車，直接報(bào)警；如果檢測(cè)到是合法外來車，提示該車去登記后放行：如果檢測(cè)到是內(nèi)部車，直接放行，結(jié)合車輛檢測(cè)記錄判斷該內(nèi)部車后面是否有其它車輛通行，如果后面是內(nèi)部車則保持路況，如果不是，則按前面的方法執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)車位檢測(cè)與門禁子系統(tǒng)的門禁控制功能。
    系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

    備用模式識(shí)別系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)容錯(cuò)的一種方法，當(dāng)主模式識(shí)別系統(tǒng)不能正常工作時(shí)，備用模式識(shí)別系統(tǒng)啟動(dòng)。

3 車載分機(jī)的防非法移動(dòng)設(shè)計(jì)
    車載分機(jī)是車輛的電子身份證，相當(dāng)于電子車牌。車載分機(jī)信息一經(jīng)輸入，只有車牌發(fā)放部門具有更改內(nèi)容的權(quán)限，這樣可以打擊假車牌，盜用車牌等犯罪行為。
3．1 防非法移動(dòng)模塊硬件設(shè)計(jì)
    如何防止車載分機(jī)的非法移動(dòng)及拆卸，是車載分機(jī)安裝的重要考慮因素。根據(jù)三角形是最穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)這一原理，本文提出在車載分機(jī)底部安裝三個(gè)觸點(diǎn)開關(guān)，這樣車載分機(jī)一旦安裝，三個(gè)開關(guān)就閉合，只要一移動(dòng)，車載分機(jī)底下的觸點(diǎn)開關(guān)就會(huì)斷開，電平信號(hào)發(fā)生改變，車載分機(jī)中存儲(chǔ)的車輛信息就會(huì)清空并寫入非法標(biāo)志，檢測(cè)子系統(tǒng)就會(huì)得出非法車的信息。只有車牌發(fā)放部門才能恢復(fù)車載分機(jī)的信息。
    三個(gè)觸點(diǎn)開關(guān)經(jīng)一個(gè)與門直接連接在單片機(jī)的一個(gè)端口P0．7，車載分機(jī)安裝完成后處于高電平，只要一個(gè)觸點(diǎn)發(fā)生變化，P0．7就變?yōu)榈碗娖?，通過檢測(cè)單片機(jī)端口的電平變化來實(shí)現(xiàn)車載分機(jī)的防非法移動(dòng)或拆卸。
3．2 防非法移動(dòng)模塊軟件設(shè)計(jì)
    一旦車載分機(jī)安裝完畢，車載分機(jī)上的控制器進(jìn)入一個(gè)循環(huán)，檢測(cè)P0．7是否高電平，直到P0．7變?yōu)榈碗娖?，控制器跳出循環(huán)，INT0中斷，清楚車載分機(jī)中車輛信息并寫入非法標(biāo)志。
    防非法移動(dòng)模塊軟件程序流程圖如圖3所示。

4 結(jié)論
    本文介紹了車牌識(shí)別的兩種主要方法，并對(duì)兩種技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比。針對(duì)部隊(duì)營(yíng)區(qū)的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際需要，提出了一種雙模式車輛識(shí)別系統(tǒng)。本文重點(diǎn)闡述了主模式識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)主模式識(shí)別系統(tǒng)中車載分機(jī)的安全性進(jìn)行了討論，提出了防移動(dòng)模塊的軟硬件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)可結(jié)合各種門禁系統(tǒng)的實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，運(yùn)用到不同的環(huán)境，具有一定的使用性。