车牌识别系统的研究背景意义及国内外研究现状和车辆管理制度

14/201/1车牌识别系统的研究背景意义及国内外研究现状TOC\o"1-3"\n\h\z\u1车牌识别系统的背景1.1车牌识别系统的背景及研究意义1.2车牌识别系统简介2车牌识别系统的国内外现状3车牌识别难点1车牌识别系统的背景1.1车牌识别系统的背景及研究意义随着经济社会的迅猛发展，人们的生活水平的提高，机动车辆的数量也越来越多。为了提高车辆的管理效率，缓解公路上的交通压力，我们必须找到一种解决方案。而作为汽车“身份证”的汽车车牌，是在公众场合能够唯一确定汽车身份的凭证。我们可以以此为依据，设计一种车牌识别系统监控各个车辆的情况。为此，我国交通管理部门对汽车车牌的管理非常重视并制定了一套严格的管理法规。其中对汽车车牌的制作、安装、维护都要求由制定部门统一进行管理。在此基础上，如果研制出一种能在公众场合迅速准确地对汽车牌照进行自动定位识别的系统(CPR)，那么这将是一件非常有意义的工作，并将极大地提高汽车的安全管理水平及管理效率。车辆牌照定位与识别是计算机视觉与模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一,该技术应用范围非常广泛,其中包括:(1)交通流量检测；(2)交通控制与诱导；(3)机场、港口等出入口车辆管理；(4)小区车辆管理；(5)闯红灯等违章车辆监控；(6)不停车自动收费；(7)道口检查站车辆监控；(8)公共停车场安全防盗管理；(9)计算出行时间；(10)车辆安全防盗、查堵指定车辆等。其潜在市场应用价值极大，有能力产生巨大的社会效益和经济效益。如图1所示，LPR[1]的部分应用：图1LPR在收费口、道路监控和停车管理中的应用近些年,计算机的飞速发展和数字图像技术的日趋成熟，为传统的交通管理带来重大转变。先进的计算机处理技术，不但可以将人力从繁琐的人工观察、检测中解放出来，而且能够大大提高其精确度，汽车牌照自动识别系统就是在这样的背景与目的下进行开发的。汽车牌照自动识别系统(VLPRS)是对由公路上配置的摄像头拍摄的照片进行数字图像处理与分析，综合应用大量的图像处理最新成果和数学形态学方法对汽车图像进行平滑、二值化、模糊处理、边缘检测、图像分割、开运算、闭运算、区域标识等多种手段以提取车牌区域,进而达到对汽车牌照的精确定位并最终完成对汽车牌照的识别。从20世纪80年代，国内外的研究人员就开始了对车牌识别系统的研究。在车牌识别的过程中，虽然运用了很多的技术方法，但由于外界环境光线变化、光路中有灰尘、季节环境变化及车牌本身被污染而模糊等条件的影响,使得车牌识别系统一直处于实验室阶段，得不到很好的应用；而且，很多的方法都需要大量的数值计算，不能很好地满足实时性要求。为了解决图像恶化的问题，目前采取的办法是采用主动红外照明摄像或使用特殊的传感器来提高图像的质量。虽然提高了识别率,但是，这同时也造成了系统的投资成本过大，应用领域变窄，不能普遍推广应用。车辆牌照定位与识别是计算机视觉与模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一,该技术应用范围非常广泛。国外汽车牌照识别系统研究工作已有一定进展,但并不尽合我国国情。我国汽车牌照的规范悬挂位置不唯一，并且由于环境、道路或人为因素造成汽车牌照污染严重,这种情况下国外发达国家不允许上路,而在我国仍可上路行驶等。由于我国汽车车牌识别的特殊性,采用任何一种单一识别技术均难以奏效。目前正在研制的无源型汽车牌照智能识别系统综合利用了车辆检测技术、计算机视觉(ComputerVision)技术、图象处理技术、人工智能技术和人工神经网络技术等,是一个比较有发展前途的车牌识别系统。1.2车牌识别系统简介汽车牌照自动识别技术可应用于道路交通流监控、交通事故现场勘测、交通违章自动记录、高速公路自动收费系统、停车场自动安全管理、智能园区管理等方面，在现代交通监控和管理系统占有很重要的地位。同时，汽车牌照识别的方法还可应用到其它识别领域，因此汽车牌照的识别问题己成为现代交通工程领域中研究的重点和热点问题之一。最为常见的车牌识别系统结构如图2：图2车牌识别系统结构图汽车牌照识别系统的基本工作原理为:根据采集到的序列图像对图像中的车辆牌照进行搜索、检测、定位，并分割出包含牌照字符的矩形区域，然后对牌照字符进行二值化，并将其分割为单个字符，归一化后输入字符识别系统进行识别。近年来，汽车牌照智能识别的技术发展很快，就其识别基础，主要可分为间接法和直接法两种:间接法是基于IC卡鉴别(REID)或基于条码的识别。直接法是基于图像的汽车牌照识别。1、间接法:指通过识别安装在汽车上的IC卡或条形码中所存储的车牌的信息来识别车牌及相关信息。IC卡技术识别准确度高，运行可靠，可以全天候作业，但它整套装置价格昂贵，硬件设备十分复杂，不适用于异地作业;条形码技术具有识别速度快、准确度高、可靠性强以及成本较低等优点，但是对于扫描器要求很高。此外，二者都需要制定出全国统一的标准，并且无法核对车、条形码是否相符，也是技术上存在的缺点，这给近期在短时间内推广造成困难。2、直接法:基于图像的车牌识别技术属于直接法，是一种无源型汽车牌照智能识别方法，能够在无任何专用发送车牌信号的车载发射设备情况下，对运动状态车辆或静止状态车辆的车牌号码进行非接触性信息采集并实时智能识别。与间接法识别系统相比，首先，这种系统节省了设备安置及大量资金，从而提高了经济效益;其次，由于采用了先进的计算机应用技术，所以可提高识别速度，较好地解决实时性问题;再次，它是根据图像进行识别，所以通过人的参与可以解决系统中的识别错误，而其他方法是难以与人交互的。直接法一般有图像处理技术，传统模式识别技术及人工神经网络技术。图像处理技术:运用图像处理技术解决汽车牌照识别的研究最早始于80年代，但国内外都只是就车牌识别中的某一个具体问题进行讨论，并且通常仅采用简单的图像处理技术来解决，并没有形成完整的系统体系，识别过程是使用工业电视摄像机拍下汽车的工前方图像，然后交给计算机进行简单的处理，并且最终仍需要人工干预，例如车辆牌照中省份汉字的识别问题，1985年有人利用常见的图像处理技木方法提出汉字识别的分类是在抽取汉字特征的基础上进行的，根据汉字的投影直方图选取浮动闭值，抽取汉字在竖直方向的峰值，利用树形查表法进行汉字的粗分类;然后根据汉字在水平方向的投影直方图，选取适当闭值，进行量化处理后，形成一个变长链码，再用动态规划法，求出与标准模式链码的最小距离，实现细分来完成汉字省名的自动识别。传统模式识别技术。传统模式识别技术指结构特征法，统计特征法等。90年代，由于计算机视觉技术的发展，开始出现汽车牌照识别的系统化研究。1990年AS.Johnson等运用计算机视觉技术和图像处理技术实现了车辆牌照的自动识别系统。该系统分为图像分割、特征提取和模板构造、字符识别等三个部分。利用不同闽值对应的直方图不同，经过大量统计实验确定出车牌位置的图像直方图的闽值范围，从而根据特定闽值对应的直方图分割出车牌，再利用预先设置的标准字符模板进行模式匹配识别出字符。人工神经网络技术[2]。近几年来，计算机及相关技术发达的一些国家开始探讨用人工神经网络技术解决车牌自动识别问题，例如1994年M.M.M.FANHY等就成功地运用了BAM神经网络方法对车牌上的字符进行自动识别，BAM神经网络是由相同神经元构成的双向联想式单层网络，每一个字符模板对应着唯一个BAM矩阵，通过与车牌上的字符比较，识别出正确的车牌号码。近年来，基于图像的车牌识别系统的研制引起了许多学者的广泛兴趣，但车牌识别由于要适应各种复杂背景以及不同光照条件影响，使车牌分割及识别增加了难度，目前虽然国内外都有一些实用的车牌识别系统面市。但是，这些系统的应用都存在一定的约束，至今车牌自动识别技术尚未达到很完善的程度。2车牌识别系统的国内外现状车牌自动识别技术的研究国外起步地较早。早在20世纪80年代，便有一些零零散散的图像处理方法用于车牌自动识别的某些具体应用。在这个阶段，车牌自动识别技术的研究还没有形成完整的系统体系，一般采用简单的图像处理方法来解决某些具体问题，并且最终结果通常需要人工干预。进入20世纪90年代后，车牌自动识别的系统化研究开始起步。典型的如A.S.Johnson等提出车辆牌照的自动识别系统分图像分割(ImageSegment)、特征提取(FeatureExtraction)和模板构造(TemplateFormation)、字符识别(CharacterRecognition)等三个部分，完成车牌的自动识别。R.A.Lotufo使用视觉字符识别技术(OpticalCharacterRecognitionTechnology)分析所获得的图像，首先在二值化图像中找到车牌，然后用边界跟踪技术提取字符特征，再利用统计最邻近分类器(StatisticalNearestNeighborClassifyingSystem)与字符库中的字符比较，得出一个或几个车牌候选号码，再对这些号码进行核实检查，确定是否为该车牌号码，最终确定车牌号码。这个时期的应用在识别正确率方面有所突破，但还没有考虑识别实时性的要求，识别速度有待进一步提高。由于我国的车牌格式和国外有较大的差异，所以对于国外的车牌识别系统的研究技术，我们只能进行参考，不能进行直接应用。虽然我国车牌的识别需要识别汉字，但是对于英文字母和数字的识别，我们可以借鉴国外的研究技术。从80年代中期开始，ARGUS英国Alphatech公司就开始了名为RAUS的车牌自动识别系统的研制。ARGUS的车牌识别系统的识别时间约为100毫秒，通过ARGUS的车速可高达每小时100英里。还有Hi-Tech公司的See/Carsystem,新加坡Optasia公司的VLPRS等。另外日本、加拿大、德国等发达国家都有适用于本国的车牌识别系统。国内在90年代也开始了自己的车牌识别系统的研究。目前比较成熟的产品有中科院自动化研究所汉王公司的汉王眼，香港亚洲视觉科技有限公司的慧光车牌号码识别系统等等。另外西安交通大学的图像处理和识别实验室、上海交通大学的计算机科学和工程系、清华大学人工智能国家重点实验室、浙江大学自动化系等都做过类似的研究。虽然这些车牌识别系统的识别率大多都比较高，如95%，甚至97%、98%，但是这些车牌识别系统的识别检测结果大多数是在简单受限制的场景下取得的，在实际的交通场合以及更加复杂的背景环境的情况下，这些车牌识别系统的识别率一般都达不到90%，甚至更低。3车牌识别难点在复杂环境下的车牌识别率较低的主要原因有：我国汽车牌照自身特征的复杂性汉字、字母、数字混合。我国的车牌不单单有英文字母和阿拉伯数字，还有汉字。由于汉字的复杂性，在识别方面难度远远大于字母和数字。颜色种类多。国外的车牌颜色种类相对于国内较少一些，我国的车牌颜色种类较多。大致可以分为四种：黄底黑字，蓝底白字，白底黑字和黑字白字。人为因素复杂。由于环境、道路或者人为因素造成车牌有严重污渍、车牌模糊不清或者车牌偏斜角度很大的车辆，在我国都可以上路行驶。在国外，这种情况是绝对不行的。车牌格式多。我国的车牌格式很多，包括：民用车牌、公安警察车牌、武警车牌、军车车牌、外交车牌、特种车牌、消防车牌等。悬挂方式多样化。我国汽车车牌的悬挂方式不唯一，由于不同汽车公司出产的汽车型号和外形各有不同，导致了车牌的悬挂位置不唯一。外部环境影响外部光照条件各不相同，白天和晚上的光照各不相同。光照对采集的图像质量产生很大的影响。不同的光照角度对车牌光照的不均匀影响也很大。不同的气候条件、背景光照环境、车牌反光程度都决定了车牌的亮度特征。在特征提取时，光照过亮或者过暗都会影响车牌识别的准确率。外界背景的复杂程度也影响车牌的定位准确率。背景中和车牌区域当中有许多和车牌特征相似的长方形区域，这些容易给车牌定位造成误判导致车牌定位的准确率降低。拍摄角度问题实际工程当中的拍摄角度相对于车辆的行驶方向一般是正上方、左侧和右侧。如果拍摄的角度越小，车牌在平面图像中的变形越小，识别效果越好。根据智能交通系统的结构可知，摄像机采集到的图像均为系列图像，而由于外部环境的影响，车牌识别系统采用的图像不一定是最优的。车辆管理制度第一条目的为规范公司机动车辆管理,提高车辆使用效率和杜绝浪费控制成本。本管理文件适用于（XX）新经济产业发展有限公司车辆管理。第二条管理部门1、公司所属车辆由综合部统一管理。公司所有车辆购买、调拨、报废等均报综合部统一备案。2、车辆分为行政事务使用车辆及高管配置车辆。行政事务车辆的日常使用由综合部统一安排，高管所配置车辆的日常使用由配置人员负责，因特殊公务可协调使用，其它由综合部负责统一管理。3、综合部设车辆管理员，其主要职责：负责对公司车辆信息档案的建立成册，如：车辆购置、保险、年检、车辆维修保养等信息档案，并跟进修改信息的变动。负责对公司行政车辆的每月车辆行驶记录及油耗统计分析。负责公司车辆各项费用缴纳和费用报销，油卡管理。负责对公司行政车辆的安全管理以及违章事故查询处理，并对其它驾驶员进行安全管理及交通法规的培训教育。负责协助各部门办理车辆调拨管理。4、驾驶员的主要职责：负责根据出车任务出行，安全驾驶车辆并做好车辆行驶记录的登记。负责自行保管车辆的日常维修保养、清洁、使用、保险、年审、事故处理、按要求统计车辆相关数据及费用结算。第三条车辆购置管理1、公司购车前必须先填报《采购审批单》，经批准后方能办理购车的相关手续。2、购车后及时到车辆管理部门上户、购买车辆保险，并将车辆的相关资料一个月内录入到台账中。第四条派车管理1、公司车辆主要用于接待、领导公务活动及重要任务，各部门对外联系工作可申请公司派车。2、公司实行派车制度，由综合部统一调度。3、各部门因公务申请用车时，须提前一天提出申请，经部门负责人同意，批准后由综合部安排车辆。紧急情况可事后及时补办用车申请。4、派车时应区别轻重缓急，平衡调剂，确保重点或紧急工作用车的需要，用车量大时可由综合部协调公司领导所配车辆及专职驾驶员。优先顺序为：重要商务接待--高管用车--部门用车。5、安排车辆必须按照乘车人数安排，对近似方向、近似时间的用车安排应尽量合用，减少派车次数，尽可能避免乘车人数不足造成浪费。6、驾驶员接到《用车申请单》后，根据用车情况准确填写《车辆使用登记表》备查。第五条借用车辆管理1、个人不得借用公司车辆，因工作需要借用公司行政车辆，需由用车部门填写《用车申请单》，经分管领导审核签字后，交总经理签字确认后方可借用。2、驾驶员负责办理车辆借用手续，并检查车辆状况，油耗等情况，并督促车辆返还时间及车辆检查，并做记录。借用期间的违章及因交通事故涉及的一切责任，由借用部门或人自行负责。3、车辆使用规定⑴驾驶员按照派车计划按时出车、收车，避免影响车辆使用效率。外出行车不能在计划时间内归来的，需及时通知综合部，以利调度。⑵驾驶员出车任务结束后，应与车辆使用人确认行驶里程，并填写《车辆使用登记表》。⑶公司行政车辆必须按规定停放在指定地点，一般不允许在外过夜（不包括XX以外出差），确需在外过夜，必须报综合部批准；如未经综合部批准而擅自用车的，一经查实，对驾驶员当月绩效扣除2分/次；如因此造成损失，由驾驶员自行承担。⑷车辆日常使用情况由综合部不定时进行抽查，财务中心按要求对车辆费用进行监控；造成公司损失或产生相关费用除赔偿损失及承担费用外，公司对责任人或部门负责人予以处罚，扣除年终绩效0.5分/次，重复发生加倍扣罚。第六条车辆维修/保养1、驾驶员必须爱惜车辆，规范驾驶并做好日常维护，定期检查车辆，及时保养，保证车辆处于良好状态。2、如车辆有异常或有明显划伤，应及时上报综合部并明确责任，及时修复或恢复车容。3、车辆需维修（保养）时，驾驶员应按规定填写《车辆维修（保养）申请表》，经部门负责人审核后报公司领导审核签批。4、维修申请批准后，驾驶员应到指定车辆维修厂进行车辆维修。维修时发现新的问题，需要更换新的零件及增加费用时，应立即向综合部反映，得到批准后方可维修。如行驶过程中出现故障需维修的，应立即上报综合部，经批准后方可在维修点维修。5、修车完毕后，由修车厂出示费用清单，驾驶员确认签字并留存底单。第七条车辆费用管理1、车辆固定费用：如年审费、保险费用等每年固定产生费用由综合部按时办理，保险费用在公司指定保险公司购买，购买保险种类及金额需报总经理批准。2、车辆变动费用：燃油费、维修费、洗车费等实行当月报销。加油时，须在发票后注明加油时公里数，并在《车辆使用登记表》上详细登记，报销时附《车辆使用登记表》，以核实费用的真实、准确性。3、车辆维修费用报销时须附《车辆维修（保养）申请表》及修车厂的费用清单和合法有效的发票方可报销。第八条车辆加油卡管理1、公司车辆统一使用加油卡加油，由综合部统一管理充值卡申请、变更、充值、监督管控工作。原则上不得再用现金加油，出车到外地无指定加油站点等特殊情况除外，使用现金加油须提前向综合部负责人申请。2、综合部购买回油卡后交兼职车辆管理员管理油卡。车辆需要加油时，由驾驶员在加油卡使用记录表登记加油车号后领取加油卡加油。3、加油卡使用记录采用一卡多车，一车一表记录方式，月底汇总成报表。4、加油车辆完成加油后，将加油小票及加油卡交回兼职车辆管理员，在加油小票上注明加油车号、加油时公里数并签字确认，兼职车辆管理员将该次加油信息登记到记录表备查。5、加油卡余额不足1000元时，由车辆管理员提出充值申请，申请时先汇总加油卡的使用记录，经批准后予以购买。6、驾驶员在加油站加油时应认真核对加油数量，如加油工操作有误，应及时找加油站负责人处理并及时告知行政部负责人。7、加油卡如不慎丢失，应24小时内告知行政部补办油卡，购置车辆充值油卡的费用及卡内已充值费用均由丢失者自行承担。8、严禁有送、换、卖油料的行为，如有发生，将按油料实际损失价值的10倍予以处罚，公司有权予以辞退并保留追究其他责任的权利。第九条安全行车管理1、驾驶员应熟悉和不断学习《中华人民共和国道路交通安全法》及实施条例等相关法规，加强安全意识，按照《中华人民共和国道路交通安全法》安全行驶，禁止酒后驾车、超速、闯红灯等违法、违规行为。2、对违反《中华人民共和国道路交通安全法》及实施条例等相关法规所产生的罚款及扣分，由驾驶员自行负责缴纳和处置，不得影响车辆年检等工作。若发生重大事故超出保险赔付部分由责任人承担。如遇特殊情况，经公司董事局主席特批。3、事故处理：违反公司管理制度及交通规则或发生事故的，由驾驶员自行承担因此产生的一切费用及其相关责任。此外，公司将根据情节轻重给予驾驶员相应的处罚，若情节较轻（如：车辆擦挂等），公司将对驾驶员扣除当月绩效分值1-3分作为处罚；若情节较重（如：人员伤亡、车辆被盗、破坏公共设施等）事故责任大小以事发地交警部门出具的《道路交通事故责任认定书》为鉴定依据。4、出车前半个小时或车辆返回，驾驶员应认真检查车辆安全状况（油、水、电）及车辆清洁以保证车辆正常行驶。5、非公司专职驾驶员不得私自驾驶公司车辆，经公司分管领导同意方可驾驶公司车辆，未经审批人员私自驾驶公司车辆出现的一切责任事故，由当事人承担全部责任。6、严禁公车私用或私自借给未经审批人员使用，出现的一切事故，由驾驶员和当事人承担全部责任，并视情节轻重对驾驶员处以500－1000元罚款。经查证后，驾驶员则按行车里程所需油费两倍罚款。第十条驾驶员管理1、驾驶员应严格遵守公司岗位职责各项要求，工作期间禁止饮酒，违者立即开除。2、驾驶员要注意个人卫生，保持良好的个人形象。3、驾驶员应具备良好的礼仪，对待乘车人热情、礼貌，使用文明用语；禁止在车内抽烟。4、除非车内乘坐的人主动答腔，驾驶员不得随便插嘴聊天、不准泄露乘车人谈话内容；乘车人提问时，驾驶员应礼貌地回答问题。5、上班时间，如不出车，驾驶员须在自己的办公地点待命。6、驾驶员必须随身携带通讯工具，及时回复公司领导的出车任务，不得以节假日等借口拒绝出车。7、驾驶员因病或休假时，车辆应停放在指定停车点，汽车钥匙应交回综合部。第十一条驾驶员出车补贴1、餐补：驾驶员在陪同公司领导执行商务接待出车任务时，原则上不与客人一同用餐，自行用餐补贴按20元/人.餐；因特殊情况，接待负责人确定驾驶员在同餐