基于組合式車(chē)路視頻網(wǎng)絡(luò)的車(chē)牌識(shí)別與定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及W固定和移動(dòng)的方式識(shí)別與定位車(chē)牌的 方法W及兩種方式所獲信息的融合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市化進(jìn)程的加快和車(chē)輛數(shù)量的增加，交通供需矛盾日益尖銳，交通擁堵嚴(yán) 重影響了人們的出行，要緩解擁堵問(wèn)題就要對(duì)城市交通進(jìn)行控制與疏導(dǎo)，而交通管控的前 提是對(duì)交通參數(shù)（車(chē)流量、車(chē)密度、平均速度等）的獲取，傳統(tǒng)的交通參數(shù)獲取方式一般都 是W固定高清攝像頭監(jiān)控為主，利用固定高清攝像頭對(duì)區(qū)域內(nèi)車(chē)輛的定位與跟蹤，從而分 析該一區(qū)域的車(chē)輛行駛狀況，現(xiàn)階段北京市交通委提出了城市交通指數(shù)的概念，利用城市 道路中行駛的浮動(dòng)車(chē)輛（裝有GPS的出租車(chē)）的行駛速度來(lái)計(jì)算出某一路段內(nèi)的交通指 數(shù)。雖然該些監(jiān)控技術(shù)與定位技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，但存在如下問(wèn)題：
[0003] 1、目前路邊攝像頭的監(jiān)控覆蓋范圍不夠廣，且功能上還比較單一。譬如，還不能實(shí) 時(shí)獲取車(chē)牌信息。另一方面，實(shí)時(shí)獲取車(chē)牌信息的最大困難在于交通密度大時(shí)車(chē)輛相互遮 擋導(dǎo)致路邊攝像頭無(wú)法檢測(cè)車(chē)牌等車(chē)輛信息。
[0004] 2、雖然浮動(dòng)車(chē)相較于固定檢測(cè)裝置具有更廣的檢測(cè)范圍，但目前只有出租車(chē)、公 交車(chē)W及小部分的其他車(chē)輛裝有GPS，該使得監(jiān)控終端獲取的車(chē)輛定位信息不夠充分；該 些車(chē)輛的運(yùn)行過(guò)程也可能分布不均衡，一個(gè)區(qū)域內(nèi)浮動(dòng)車(chē)數(shù)量較少時(shí)對(duì)交通指數(shù)的判定存 在一定誤差。
[0005] 3、監(jiān)控終端的擴(kuò)展性差，不能將各設(shè)備獲取的的信息做有效融合。W上問(wèn)題該也 給交通部口的管理W及公安部口的案件辦理帶來(lái)一些困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決單一的固定攝像頭對(duì)車(chē)輛在交通擁堵時(shí)誤檢率高W及單一的浮動(dòng)車(chē)定 位和速度信息對(duì)交通指數(shù)的判定存在誤差等問(wèn)題的，本發(fā)明提出一種路邊固定攝像頭和車(chē) 載移動(dòng)攝像頭相結(jié)合的組合式車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)，具體如下：
[0007] 包括車(chē)載移動(dòng)攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（1)、固定攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（2)、W及路邊信息 處理子系統(tǒng)（3);車(chē)載移動(dòng)攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（1)安裝在浮動(dòng)車(chē)輛上，用于識(shí)別與定位浮動(dòng) 車(chē)前后的車(chē)輛的車(chē)牌；固定攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（2)安裝在道路上方，用于識(shí)別和定位某路 段內(nèi)的所有可識(shí)別定位到的移動(dòng)車(chē)輛車(chē)牌；路邊信息處理子系統(tǒng)（3)安裝在固定攝像頭監(jiān) 控子系統(tǒng)（2)所監(jiān)控的路段路旁，用于接收和處理由車(chē)載移動(dòng)攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（1)和通 過(guò)此路段的固定攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（2)所識(shí)別和定位到的車(chē)輛信息，判斷此路段的交通狀 況，并將處理后的車(chē)輛信息發(fā)送至交通管理部口。
[000引車(chē)載移動(dòng)攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（1)包括車(chē)載前置攝像頭（4)、車(chē)載后置攝像頭巧）、 GPS (6)、用于信息處理的微型計(jì)算機(jī)（7) W及無(wú)線信號(hào)收發(fā)器巧），車(chē)載前置攝像頭（4)安 裝在浮動(dòng)車(chē)的車(chē)頭，車(chē)載后置攝像頭（5)安裝在浮動(dòng)車(chē)的車(chē)尾，分別用于拍攝浮動(dòng)車(chē)前后 方車(chē)輛的車(chē)牌，GPS(6)用于定位浮動(dòng)車(chē)輛，GPS(6)和微型計(jì)算機(jī)（7)安裝在車(chē)輛內(nèi)，車(chē)載 前置攝像頭（4)、車(chē)載后置攝像頭巧）、GPS(6) W及無(wú)線信號(hào)收發(fā)器（8)連接至微型計(jì)算機(jī) (7)，車(chē)載前置攝像頭（4)和車(chē)載后置攝像頭（5)拍攝到的圖像和GPS(6)的定位信息發(fā)送 至微型計(jì)算機(jī)（7)，微型計(jì)算機(jī)（7)進(jìn)行圖像處理識(shí)別浮動(dòng)車(chē)輛前后車(chē)輛的車(chē)牌，并根據(jù)浮 動(dòng)車(chē)的位置坐標(biāo)和浮動(dòng)車(chē)前后車(chē)輛在圖像中的位置關(guān)系獲取浮動(dòng)車(chē)前后車(chē)牌的位置坐標(biāo) 進(jìn)行車(chē)牌定位，無(wú)線信號(hào)收發(fā)器（8)將微型計(jì)算機(jī)識(shí)別出的浮動(dòng)車(chē)輛前后車(chē)的車(chē)牌和車(chē)牌 的位置坐標(biāo)，W及浮動(dòng)車(chē)輛自身的車(chē)牌和位置坐標(biāo)，發(fā)送至浮動(dòng)車(chē)輛所處路段內(nèi)的路邊信 息處理子系統(tǒng)（3);
[0009] 其中，攝像頭的安裝如圖2所示，要求車(chē)載攝像頭高清、無(wú)崎變、靈敏度高；攝像頭 拍攝的視頻數(shù)據(jù)直接傳入車(chē)載微型計(jì)算機(jī)（7) ;GI^S與計(jì)算機(jī)要有接口，使計(jì)算機(jī)可獲得位 置信息并作處理，GI^S可用帶有定位功能的手機(jī)代替。
[0010] W下為車(chē)載攝像頭檢測(cè)前后方車(chē)輛的流程：
[ocm] 使用Ad油oost算法訓(xùn)練級(jí)聯(lián)分類器（如圖4所示）：
[0012] 1) W大量的正樣本集，即車(chē)輛的正面和背面作為輸入，在給定的haar-like特征 原型下，計(jì)算并獲得haar-like特征集；
[0013] 2) W特征集為輸入，根據(jù)給定的弱學(xué)習(xí)算法，確定闊值，將特征與弱分類器一一對(duì) 應(yīng)，獲得弱分類器集；
[0014] 如W弱分類器集為輸入，在訓(xùn)練檢出率和誤判率限制下，使用Ad油oost算法挑選 最優(yōu)的弱分類器構(gòu)成強(qiáng)分類器；
[0015] 4) W強(qiáng)分類器集為輸入，將其組合為級(jí)聯(lián)分類器；
[0016] 訓(xùn)練好分類器后，將其載入微型計(jì)算機(jī)的已編寫(xiě)好的車(chē)輛檢測(cè)程序中。
[0017] 利用訓(xùn)練好的分類器檢測(cè)目標(biāo)車(chē)輛：
[0018] 分別在車(chē)輛的前后方位置，如圖2所示，安裝車(chē)載前置攝像頭（4)和車(chē)載后置攝像 頭巧），并將攝像頭連入微型計(jì)算機(jī)（7)。W下全部W檢測(cè)前方車(chē)輛的車(chē)尾為例，提前在前 方攝像頭所拍得到的視野內(nèi)選則前方道路的特定區(qū)域作為檢測(cè)范圍，微型計(jì)算機(jī)在框選范 圍內(nèi)用已訓(xùn)練的分類器檢測(cè)目標(biāo)車(chē)輛的車(chē)尾，將視頻中每一帖檢測(cè)到的車(chē)尾圖片按照視野 內(nèi)從左到右的順序存入存儲(chǔ)空間。
[0019] 基于圖像處理的車(chē)牌定位：
[0020] 1)將已存儲(chǔ)的車(chē)輛圖像做預(yù)處理；車(chē)牌在車(chē)的中間，縮小捜索范圍，圖片灰度化 并做平滑處理，消除噪聲點(diǎn)。
[0021] 2)用Sobel算子進(jìn)行垂直邊緣檢測(cè)。
[0022] 3)做水平方向的灰度垂直投影，確定車(chē)牌y軸方向范圍。利用車(chē)牌車(chē)牌固定長(zhǎng)寬 比設(shè)定掃描框，在固定的y軸方向范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，最后獲取車(chē)牌區(qū)域
[0023] 4)根據(jù)車(chē)牌顏色的固定搭配，篩選候選區(qū)域，得到車(chē)牌矩形區(qū)域。
[0024] 5)利用化U曲變換來(lái)檢測(cè)出車(chē)牌傾斜角度，然后將傾斜車(chē)牌旋轉(zhuǎn)至水平。
[0025] 6)按字符位置對(duì)車(chē)牌進(jìn)行分割，將分割后的字符歸一化為20*40的圖像。車(chē)牌字 符識(shí)別：
[0026] 1)特征提?。皇占瘜?shí)際車(chē)牌0?9, A?Z(除去I，0)，W及各省簡(jiǎn)稱作為樣本，每 一種字符約100張，將各個(gè)字符歸一化為20*40的圖像，將每張圖片16等分提取每一部分 的像素和作為前16個(gè)特征，分別將圖像的5、6列的像素和，9、10的像素和，14、15列的像素 和作為立個(gè)特征，8、9行的像素和，20、21行的像素和，31、32行的像素和作為=個(gè)特征，提 取每個(gè)圖片的22個(gè)特征。
[0027] 2)樣本訓(xùn)練，將每個(gè)圖片的22個(gè)特征輸入至BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，輸出為字符真實(shí)值， 訓(xùn)練完畢后保存輸入層、隱含層、輸出層的權(quán)值。
[002引3)在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中載入各結(jié)點(diǎn)權(quán)值，輸入被檢測(cè)的車(chē)牌字符的特征值進(jìn)行識(shí)別。 信息的融合處理：
[0029] 中國(guó)車(chē)牌尺寸分為兩種，普通車(chē)440mm*140mm，中大型車(chē)440mm*220mm，根據(jù)圖像 中矩形區(qū)域的長(zhǎng)寬比可確定車(chē)牌種類，又根據(jù)已得出的車(chē)牌的像素大小與實(shí)際中車(chē)牌距離 攝像頭長(zhǎng)度的比例關(guān)系，得知視頻其他帖中檢測(cè)到的車(chē)牌距離攝像頭的距離，并W攝像頭 為遠(yuǎn)點(diǎn)，存儲(chǔ)被檢測(cè)車(chē)輛大致坐標(biāo)。
[0030] 經(jīng)過(guò)W上步驟，所獲得的信息有浮動(dòng)車(chē)輛前后的被檢測(cè)車(chē)輛的車(chē)牌，W車(chē)載前置 攝像頭（4)為原點(diǎn)的被檢車(chē)輛的坐標(biāo)，根據(jù)GPS(6)得到的世界坐標(biāo)信息，結(jié)合被檢車(chē)輛距 離車(chē)載前置攝像頭（4)的相對(duì)坐標(biāo)，得出被檢測(cè)車(chē)輛的世界坐標(biāo)，至此得到裝有車(chē)載移動(dòng) 攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（1)的浮動(dòng)車(chē)輛的W及其前后被檢車(chē)輛的位置坐標(biāo)、車(chē)牌號(hào)信息，并用 無(wú)線信號(hào)收發(fā)器（8)將W上信息路邊信息處理子系統(tǒng)（3)。
[0031] 固定攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（2)由一個(gè)路段內(nèi)固定在道路上方的至少一個(gè)嵌入式攝 像頭（9)組成，嵌入式攝像頭（9)用于車(chē)輛數(shù)檢測(cè)W及監(jiān)控區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛的車(chē)牌識(shí)別，并 根據(jù)安裝時(shí)嵌入式攝像頭（9)所標(biāo)定的位置坐標(biāo)與被檢測(cè)車(chē)輛在拍攝圖像中的位置關(guān)系 獲取被檢測(cè)車(chē)輛的位置坐標(biāo)，并將車(chē)輛數(shù)、車(chē)牌號(hào)和車(chē)牌的位置坐標(biāo)發(fā)送至路邊信息處理 子系統(tǒng)（3)。
[0032] 本系統(tǒng)中拍攝路面車(chē)輛的攝像頭選用嵌入式攝像頭巧），綜合車(chē)牌識(shí)別與車(chē)牌定 位的功能，攝像頭架設(shè)在道路正上方，與地面成30度夾角，W保證能拍攝到劃定區(qū)域內(nèi)所 有車(chē)輛的車(chē)牌。在本系統(tǒng)監(jiān)控的路段中，一般安裝若干個(gè)嵌入式攝像頭巧），W實(shí)現(xiàn)區(qū)域無(wú) 死角監(jiān)控。
[0033] 事先劃定檢測(cè)區(qū)域，確保攝像頭能識(shí)別所拍車(chē)牌圖像，在區(qū)域內(nèi)劃定子區(qū)域，如圖 5中所示，測(cè)量每個(gè)子區(qū)域距離固定攝像頭距離，W便更簡(jiǎn)便的確定車(chē)牌坐標(biāo)。嵌入式攝像 頭拍攝到道路視頻圖像后，如圖5虛線框內(nèi)按照車(chē)載移動(dòng)攝像頭監(jiān)控子系統(tǒng)（1)同樣的方 法進(jìn)行車(chē)牌定位和車(chē)牌識(shí)別，定位車(chē)牌后采用卡爾曼濾波進(jìn)行跟蹤，同時(shí)根據(jù)固定攝像頭 的坐標(biāo)和視頻中車(chē)輛所處的子區(qū)域序號(hào)確定跟蹤車(chē)輛的世界坐標(biāo)，將得到的固定攝像頭拍 攝到的所有車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)和世界坐標(biāo)發(fā)至路邊信息處理子系統(tǒng)（3)。
[0034] 該里對(duì)攝像頭有如下要求：
[0035] 攝像頭拍攝的每一帖都具有良好的圖像質(zhì)量，該包括無(wú)模糊、無(wú)崎變、合適的對(duì)比 度和較大的動(dòng)態(tài)范圍；
[0036] 分辨率在虛線框內(nèi)必須足W識(shí)別車(chē)輛及其牌照上的字符；
[0037] 一般采用單色圖像，通常具有較高對(duì)比度