基于车牌识别技术的车辆管理系统应用

引 言

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，居民私家车的拥有量不断增加，同时高校校园也面临着车辆管理的难题。如何科学、高效、规范、安全地对校园车辆进出实现智能管理己成为校园安全建设重点研究的问题。

大连理工大学师生众多、车流量大，并且早晚高峰期还有很多借道穿越校园的外来车辆，给校园交通带来了压力和不安全因素，为了保证校内安全和交通顺畅，经过多次调研论证， 决定采用自动化程度高、方便快捷的基于车牌自动识别技术的车辆智能管理系统。

1 国内现状

当前现有车辆管理系统中，在车辆管理的介质上，有传统的接触式介质（如磁卡、条码卡等），也有新型的非接触式管理介质，如RFID 技术和车牌图像识别技术等。

目前国内在车辆识别技术里面，主要有表 1 所列的三种主流识别技术：

(1) 卡识别技术。接触式 IC卡通过触点与读写器联接以获取能量并进行数据交换，它在功能、信息保密性与存储容量方面具有优势，适合在人流密集的公共场所，可以有车辆进出、门禁、考勤、消费等多领域的应用。但是用户需要每次进出时，都要停车、刷卡，所以效率比较低。而且IC卡存在使用寿命短，易折损等缺点。

(2) 射频识别技术。通过发射无线射频信号进行非接触双向数据通信，系统包括射频卡，读卡器和数据处理终端三大部分。用户可以不停车、不摇窗的快速通过实现识别。在各种恶劣环境下也可以正常工作，提高车辆通行效率，降低人工管理费用。但该技术所需射频基站和射频卡费用较高，不能实现核对车、卡是否一致，会出现漏收、误收等现象[1]。

(3) 车牌识别技术。利用车辆的动态视频或静态图像， 能够检测到受监控路面的车辆并自动提取车辆牌照信息（含汉字字符、英文字母、阿拉伯数字及牌照颜色）进行处理的技术。车牌自动识别技术具有自动化程度高，人工干预少，通行效率高，灵活性好，系统稳定性好等优势。此外，用户能够实现自定义车辆进出权限，收费标准等内容，实现车辆的智能管理、集中管理和监控。而且车辆在进出时都会抓拍图像并存档， 这样，不仅杜绝“一卡多车”的行为，也记录了车辆的运行轨迹， 更加安全可靠。但是，由于受自然条件影响，识别率一般为97％左右，车牌识别不出来的车辆，需要人为干预进出[2]。

2 车牌识别技术的基本原理

车牌自动识别以数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术为基础，对摄像机所拍摄的车辆图像或者视频序列进行图像采集分析，从而确定牌照在图像中的位置，并进一步提取和识别出文本字符，在显示屏直观地给出识别结果，可实现车辆进出的智能管理。其硬件基础一般包括触发设备（监测车辆是否进入视野）、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别车牌号码的处理机（如计算机）等，其软件核心包括车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等[3]。

车牌识别过程包括车辆检测、图像采集、车牌定位、字符分割、字符识别、结果输出等几部分（如图 1 所示）。车牌识别通过对图像的采集和处理，来完成车牌自动识别功能。

当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元， 采集当前的视频图像。车牌识别单元对图像进行处理，定位出牌照位置，再将牌照中的字符分割出来进行识别，然后将车牌识别的结果输出[4]。

3 系统设计方案

3.1 功能需求

针对大连理工大学校园进出车辆管理的功能需求，决定 采用车牌识别技术的车辆智能管理系统。此系统实现校园车 道入口及出口管理设备自动控制，通过计算机的图象处理和自 动识别，对车辆进出的安全和管理等进行全方位监控，可有 效地控制学校外闲杂人员进入，更好地维护校园的教学科研 环境。

其功能需求示意图如图 2 所示。设计功能包括 ： （1）基于车牌识别技术进行车辆进出管理，实现对车辆 管理中的各种控制参数的设置、并可以进行分类查询和打印统 计报表 ；

（2）具有收费管理功能，具有按时、按次、分时段、分时、 不收费等多种计费标准，并具备出口收费模式、中央收费模式、 自助缴费管理 ； 

（3）所有车辆进出时间、状态等详细信息，均形成系统 日志记录，便于进行统计分析、问题查证 ； 

（4）支持异常处理，支持脱网运行，断电处于常开状态； 

（5）支持电子语音和 LED 显示。

3.2 硬件系统

在硬件系统设计方面，主体采用 TCP/IP 以太网技术组网 结构。系统包括数据中心服务器、远距离读卡器、车辆检测器 （地感线圈）、自动道闸、出入口控制机、高清摄像机、LED 显示屏、B/S 终端管理计算机、LED 显示屏信息提示等设备。 其中数据中心服务器主要安装车辆管理软件，覆盖师生的基本信息及车辆信息，并和公共数据库进行数据同步，自动更新 师生变更信息，校园车辆管理系统的硬件系统结构如图 2 所示。 

校园车辆管理的需求示意图如图 3 所示，师生驾车靠近 位于校园大门出入口处的区域时，当车辆经过地感线圈后，高 速摄像机启动图像抓拍，对车牌进行自动分析识别，并与数 据库中登记的学校教师车辆车牌数据比对，若属于内部有效 车牌，LED 显示屏提示进场车辆的车牌信息，道闸自动抬起 放行车辆，系统记录入场时间、地点、状态 ；若使用权限过 期时，LED 显示屏显示过期车辆提示，道闸处于禁行状态， 系统记录入场时间、地点、状态，由岗亭管理人员开闸放行 ； 若不是内部有效车牌时，LED 显示屏提示外来车辆，道闸处 于禁行状态，系统记录入场时间、地点、状态，再由岗亭管 理人员开闸放行。如需收费管理，出口处的摄像机会自动提取 车牌，按照设定的计费规则自动计费，进行费用收取 [4]。

3.3 软件系统 

系统采用 B/S 架构，系统的结构设计如图 4 所示，主要 包括车辆进出控制模块、数据同步接口、用户车辆管理模块、 后台权限管理模块、决策辅助支持模块 [5]。其中，车辆进出 控制模块通过车牌识别技术来设置摄像机、车牌 识别设备、栏杆控制设备的相关参数，通过摄像 机识别结果来控制开关阀进而对车辆进行出入控 制。同时，岗亭管理人员还通过终端管理计算机 可以手动控制车辆进出和查询车辆信息。LED 显 示控制可以将摄像机识别到的车牌和通过服务器 查询到的车辆信息发送到 LED 屏幕进行显示 [6]。 

数据同步接口：与公共数据库进行数据同步， 公共数据库提供师生的基本信息给车辆管理系统， 车辆管理系统将车辆牌照号码、出入时间等进出 记录提供给公共数据库。 

用户车辆管理系统 ：主要包括用户车辆信息 数据维护，由于系统已经和公共数据库进行同步， 师生的基本信息已经获得，所以只需要维护师生 的车辆信息和单位用车及临时用车信息即可。

后台权限管理模块 ：主要包括定义校门出入口的基本信 息，配置车辆管理信息，备份和管理数据库和设置操作员权限， 其中操作员权限包括操作员系统管理权限、岗亭操作员终端权 限等。系统的权限分配支持分级授权，这样，即可以给不同 的管理人员管理不同的进出入口的权限，已经获得权限的管 理人员还可以分配给其他人员不高于自己的权限 [7]。 决策辅助模块 ：可以查询车辆进入的记录，查询师生的 用车信息，统计分析校园师生车辆的进出情况、外来车辆进出 情况等。根据车辆进出提供的大量数据分析，可以为车辆的 管理部门提供辅助决策支持，图 5 所示为校门车辆进出情况 的分析展现。

4 结 语

基于车牌自动识别技术的车辆管理系统，通过智能化的 识别设备和灵活性的管理软件实现车辆的自动识别和出入管 理，简化了车辆进出的管理手续，提高了车辆的通行效率，提 高了校园的安全性。管理人员可以随时登陆管理软件进行车 辆管理和信息统计，为校园有序提供了依据支持。车牌识别技 术未来也会是智能化交通管理系统的重要发展方向。