全景一体化车型识别器在高速公路收费系统的应用

全景一体化车型识别器在高速公路收费系统的应用

缪瑞亭

身份证号码： 61011319830613****

摘要：全景一体化车型识别系统是以图像分析为主的计算机检测系统，其原理是应用图像压缩和识别技术。将全景摄像头安装在各种类型的公路上，计算机对采集的图像进行在线处理，识别车辆与车型信息，对道路车辆信息进行统计。该系统的出现对高速公路反逃费和廉政防控具有显著效果。随着科学技术的发展，高速公路的技术含量不断增加，在资源共享的时代背景下，视频与图像检测技术应用在高速公路已成为必然趋势。

关键词：全景一体化；车型识别器；高速公路收费系统应用

1、车型识别技术的发展现状

1.1电子标签识别法

目前，国际上不停车收费（ETC）系统大多是以无线电通信技术为基础建立的。电子标签识的作用是记录车辆信息，包括车牌号、车辆账号、车辆类型等。车辆通过安有收费系统的通道时，阅读器与电子标签产生的微波通信实现车辆信息的交换，进行实时CRC校验，经过收费系统与车主的银行进行实时清算。

1.2电磁感应线圈识别法

公路投入使用前在下面铺设高频电流的线圈，由于车辆大部分都是由金属组成，汽车驶过感应线圈后，线圈内部产生涡流，造成线圈的电感量瞬间减小。由于车辆的铁磁物和底盘结构与车型存在关系，电流引起的变化具有不同特点，可以根据感应曲线的差异分别车型，判断驶过车辆的型号。

1.3红外探测法

红外探测法的技术原理是在高速公路各车道两侧安装红外检测器，车辆驶过检测装置时，装置根据不同车型遮挡发射装置信号的不同采集车辆侧面信息，并根据采集的信息与建立的车型数据库进行对比，对车型进行明确判断，实现了车型的自动分类。通常情况下，该系统中的发射和接收点以垂直和水平排列的方式居多，点位数量巨大，一般在几百对左右，保证了系统可以全面采集车辆侧面的全部信息，经过整理后信息更细致和完整，真实反映车辆的特征和轮廓，数据中包括车长、高度、轮距和轴数等，车辆识别效果理想。

1.4车牌识别法

车辆识别法原理是通过识别装置识别车辆进而识别车型。车辆驶过固定位置时，摄像机获取汽车牌照图像，形成车牌号和车牌颜色等信息，在现有的车辆数据库中进行检索与其对应的车型，确定驶过车辆的车型信息。该方法对检测设备结构要求宽松，方便安装，但是需要建立全面的车辆数据库，信息收集工作的工作量较为庞大，还需要保证车辆的车牌清晰。

2、全景一体化车型识别器

2.1设备概述

全景一体化车型识别器，主要应用于高速公路出、入口车道，其特性是采用集成式全景摄像机，对车牌、车头、车身、车尾等进行抓拍，与传统的车道摄像机只抓拍车头的模式不同，解决了信息收集不完全的问题。通过全景摄像机将车辆全景图像呈现在屏幕上，方便工作人员观察车辆信息，并形成段视频、图像等资料用于数据库更新。现有的高速公路收费方式主要通过称重设备对车型进行计算分析，容易出现计算不准确、误判等情况。全景一体化车型识别器可以与称重设备进行互相印证，互为补充，避免收费员与车辆司机私下交易，起到防控廉政风险的作用。

2.2全景一体化车型识别器使用的图像处理技术

2.2.1图像灰度化

灰度图是只含亮度信息，不含色彩信息的图像，亮度连续由亮到暗。为了将图片信息直观呈现，需要将亮度值进行划分，一般可划分超过200个级别，0代表最暗（全黑），最大值为最亮（全白），灰度图只能够表现256种颜色（灰度）。摄像头收集的图像以彩色为主，但在处理过程中，需要对彩色照片进行二次处理，转化为系统可进行检测的灰度图。

（1）最大值法：将RGB的值设为最大，R=G=B=max（R，G，B），此方法可形成亮度较高的灰度图像。

（2）平均值法：将RGB的值设定为平均数，R=G=B=（R+G+B）/3，该方法形成的灰度图像可能出现失真现象。

93加权平均值法：按照固定标准为RGB赋值，加权平均，R=G=B=（αR十βG十γB）/3。

根据调查发现人眼对绿色的敏感度最高，红色次之，蓝色最低。按照β>α>γ设定最为合理，能够得到最清晰的灰度图像。在实际操作过程中，三个值划分为α=0.30、β=0.59、γ=0.11，通过验证这三个数值最合理。

2.2.2锐化

图像在变换和传输过程中，会受到多方面因素的影响而退化，具体表现是图像模糊。在识别和观看图像的过程中，需要将目标的边缘和轮廓信息进一步凸显，使图像观看和识别更直观。图像的锐化处理一般在空域或频域中进行。

3、全景一体化车型识别器在高速公路收费系统中的应用

3.1在高速公路收费站的安装与数据采集

全景一体化车型识别器安装在收费站车道岛面，对进入车道的车辆进行车型识别，将车型数据传输至收费软件，与车道称重设备获得的称重数据进行匹配，若车辆车型对应的重量偏高，则对车辆进行劝返，不允许其进入高速公路。

3.2全景一体化车型识别器的产品功能

3.2.1对进入高速公路入口的车辆进行车牌识别，采集车身、车头、车尾等信息，输出车辆全景图像以及10s以上全景车辆视频。

3.2.2对出入车辆自动进行轮廓识别、车型识别、轴型识别和轮轴识别，采集车辆长宽高、车型、轴型等信息。

3.2.3对识别范围内的车辆进行队列维护，避免因跟车、连续过车和插队造成事故，可在任意情况下调取对应车辆为收费亭当前车辆。

3.2.4保存录像视频资料，对同一车辆数据进行叠加。

3.3全景一体化车型识别器的特点与优势

3.3.1一体多能

融入了一体化设计理念，只需要外接PoE以太网线即可完成供电，在防干扰、防尘和防雾方面表现较好，具备了多类型识别功能，资源配置合理，投资低。随着我国在识别系统研发领域不断加大投入，一体化理念已经成为识别系统构建的主流理念，为高速公路的经营提供了良好的保障。该产品在各方面的优势得到了充分发挥，解决了以往收费系统故障多、维修难的问题[3]。

3.3.2个性设置

将车型识别器、车辆全景图片、车牌图片和短视频收集功能集中在一起。

3.3.3车型识别

精准识别车型，能够快速将客货分离，并准确判断车牌、车辆类别和轴型。

3.3.4车牌识别

能够快速对焦收集车牌信息，全景一体化车型识别器可以对车头及车尾分别进行抓拍，可以对照车头车尾的车牌进行识别分析，产生的车牌识别结果更精确。

3.3.5高精识别

车辆捕获率不低于99%，车牌号码和颜色识别率不低于98%，车辆分离准确率不低于99%，车型识别率不低于95%，车辆轴型识别率不低于95%。

3.3.5安装快捷

在车道安全岛处安装即可，在安装过程中对周围设备设施没有影响。

3.3.6一键调试

采用全景摄像头，拍摄角度能够任意调整，计算机可进行远程操控，完成参数调整、更新维护和设备升级等，运维效率高，成本低廉。

3.3.7全天候

能够在各种环境中进行工作，例如夜间、逆光、阴天等条件下，能够保证图片的清晰度和识别率。

4、结束语

综上所述，随着全国高速公路收费模式由按车重收费改为按车型收费，高速公路对车辆车型的自动识别技术有了进一步要求，视频和图像处理技术的出现为高速公路自动车型识别技术发展带来了契机。

参考文献

[1]黄来荣,康凌.高速公路智能化全自助收费站实现方案[J].中国交通信息化,2021(S1):127-129.

[2]钟秋,黄国萍.基于激光传感器的收费站入口管控系统研究[J].价值工程,2020,39(20):219-221.

[3]马秀,谭福奎,李震,李良荣.智能交通中的车型识别技术研究[J].电子技术应用,2020,46(05):68-73.