□ 文/ 沃綠洲

作者單位：浙江大華技術(shù)股份有限公司

前言

截至2016年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)2.9億輛，其中汽車(chē)1.94億輛，伴隨城市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的迅猛增長(zhǎng)，“停車(chē)難”已日益成為制約城市經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的“瓶頸”。據(jù)保守估計(jì)，我國(guó)停車(chē)位缺口超5000萬(wàn)，北上廣深超級(jí)城市的平均停車(chē)位缺口在200萬(wàn)以上，與此同時(shí)，停車(chē)難的問(wèn)題還在向三四線城市逐步蔓延。面對(duì)城市停車(chē)資源的日益緊缺，合理解決停車(chē)難的問(wèn)題受到了各級(jí)政府和領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。

近幾年，車(chē)牌識(shí)別的概念被提及的越來(lái)越多。面對(duì)傳統(tǒng)停車(chē)業(yè)務(wù)在飛速發(fā)展的城市交通面前暴露出來(lái)的停車(chē)、尋車(chē)難，效率低下等各種問(wèn)題，車(chē)牌識(shí)別技術(shù)無(wú)疑成為智能交通行業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)。對(duì)于車(chē)牌識(shí)別技術(shù)就約稿的機(jī)會(huì)也再次簡(jiǎn)單普及，簡(jiǎn)單概括為是基于圖像分割和圖像識(shí)別的技術(shù)，對(duì)含有車(chē)輛號(hào)牌的圖像進(jìn)行分析處理，從而確定牌照在圖像中的位置，并進(jìn)一步提取和識(shí)別出文本字符。車(chē)牌識(shí)別過(guò)程包括圖像采集、預(yù)處理、車(chē)牌定位、字符分割、字符識(shí)別、結(jié)果輸出等一系列算法運(yùn)算。車(chē)牌識(shí)別應(yīng)用在智慧停車(chē)領(lǐng)域也無(wú)外乎出入口車(chē)牌識(shí)別、場(chǎng)內(nèi)視頻引導(dǎo)、道路停車(chē)三大板塊，這三大板塊也是城市停車(chē)整體架構(gòu)中必不可少的部分。

出入口車(chē)牌識(shí)別

起初視頻識(shí)別引入到停車(chē)場(chǎng)出入口領(lǐng)域主要還是靠后端識(shí)別，通過(guò)前端模擬相機(jī)的視頻流實(shí)時(shí)輸入后端分析服務(wù)器，后端服務(wù)器同時(shí)接入多路前端相機(jī)的視頻流，通過(guò)服務(wù)器自身算法分析最終輸出車(chē)牌文本信息到平臺(tái)。

隨著智能化程度的前移，網(wǎng)絡(luò)相機(jī)逐漸替代了模擬相機(jī)，隨之而來(lái)的車(chē)牌識(shí)別技術(shù)也集成到前端相機(jī)內(nèi)，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入IPC的識(shí)別區(qū)域內(nèi)觸發(fā)相機(jī)進(jìn)行抓拍業(yè)務(wù)和識(shí)別業(yè)務(wù)，同時(shí)輸出車(chē)牌信息，將車(chē)牌OSD信息疊加到抓拍圖片，這樣不但降低前端設(shè)備成本和系統(tǒng)造價(jià)，同時(shí)還提高了車(chē)牌識(shí)別速度。

IPC對(duì)于車(chē)牌識(shí)別流程大致如圖1：

▲圖1

在這個(gè)車(chē)牌識(shí)別的整套流程其實(shí)并沒(méi)有流程上顯示那么簡(jiǎn)單，整套識(shí)別業(yè)務(wù)還包括：圖像采集、圖像預(yù)處理、車(chē)牌定位、字符分割、字符識(shí)別等環(huán)節(jié)，最終將車(chē)牌識(shí)別的結(jié)果以文本格式輸出或者疊加在抓拍圖片上。

● 圖像采集是通過(guò)IPC過(guò)車(chē)或車(chē)輛違章行為進(jìn)行實(shí)時(shí)、不間斷記錄、采集。

● 圖像預(yù)處理是影響車(chē)輛識(shí)別率高低的關(guān)鍵因素，因此，需要對(duì)IPC采集到的原始圖像進(jìn)行噪聲過(guò)濾、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光以及伽馬校正、邊緣增強(qiáng)、對(duì)比度調(diào)整等處理。

● 車(chē)牌定位的準(zhǔn)確與否直接決定后面的字符分割和識(shí)別效果，是影響整個(gè)車(chē)牌識(shí)別率的重要因素。其核心是紋理特征分析定位算法，在經(jīng)過(guò)圖像預(yù)處理之后的灰度圖像上進(jìn)行行列掃描，通過(guò)行掃描確定在列方向上含有車(chē)牌線段的候選區(qū)域，確定該區(qū)域的起始行坐標(biāo)和高度，然后對(duì)該區(qū)域進(jìn)行列掃描確定其列坐標(biāo)和寬度，由此確定一個(gè)車(chē)牌區(qū)域。通過(guò)這樣的算法可以對(duì)圖像中的所有車(chē)牌實(shí)現(xiàn)定位。

● 字符分割是在圖像中定位出車(chē)牌區(qū)域后，通過(guò)灰度化、灰度拉伸、二值化、邊緣化等處理，進(jìn)一步精確定位字符區(qū)域，然后根據(jù)字符尺寸特征提出動(dòng)態(tài)模板法進(jìn)行字符分割，并將字符大小進(jìn)行歸一化處理。

● 字符識(shí)別是對(duì)對(duì)分割后的字符進(jìn)行縮放、特征提取，獲得特定字符的表達(dá)形式，然后通過(guò)分類(lèi)判別函數(shù)和分類(lèi)規(guī)則，與字符數(shù)據(jù)庫(kù)模板中的標(biāo)準(zhǔn)字符表達(dá)形式進(jìn)行匹配判別，就可以識(shí)別出輸入的字符圖像。

正是因?yàn)橐哉憬笕A為代表的傳統(tǒng)智能交通行業(yè)的領(lǐng)頭羊把車(chē)牌識(shí)別技術(shù)的下沉到靜態(tài)交通領(lǐng)域，才有了2015年整個(gè)停車(chē)市場(chǎng)的異常火爆，時(shí)下國(guó)內(nèi)停車(chē)APP數(shù)十款，各種資本、風(fēng)投、創(chuàng)投蜂擁而入以ETCP、安居寶、悅停等為代表的B端市場(chǎng)，導(dǎo)致車(chē)牌識(shí)別技術(shù)在停車(chē)場(chǎng)出入口的廣泛應(yīng)用。

場(chǎng)內(nèi)視頻引導(dǎo)

場(chǎng)內(nèi)視頻引導(dǎo)技術(shù)誕生前主要還是以超聲波技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是超聲波探測(cè)器只能做到一對(duì)一檢測(cè)，無(wú)法做到對(duì)車(chē)輛車(chē)牌信息的獲取、無(wú)法實(shí)時(shí)看到停車(chē)畫(huà)面，且超聲波檢測(cè)方案整體施工較為復(fù)雜，對(duì)工程施工依賴較高。

基于這種現(xiàn)狀，視頻技術(shù)引入場(chǎng)內(nèi)引導(dǎo)大大提高了整體方案的先進(jìn)性。浙江大華率先推出的室內(nèi)視頻車(chē)位檢測(cè)器，基于車(chē)牌識(shí)別技術(shù)、車(chē)輛模型檢測(cè)技術(shù)對(duì)有牌車(chē)車(chē)牌精準(zhǔn)識(shí)別和無(wú)牌車(chē)車(chē)位狀態(tài)準(zhǔn)確判斷。同時(shí)大華公司推出的兩車(chē)位、三車(chē)位以及六車(chē)位相機(jī)的行業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)品結(jié)合雙網(wǎng)口專(zhuān)利技術(shù)大大降低了施工復(fù)雜成都和施工成本。

對(duì)于場(chǎng)內(nèi)視頻識(shí)別技術(shù)有別于停車(chē)場(chǎng)出入口車(chē)牌識(shí)別技術(shù)，主要區(qū)別在于場(chǎng)內(nèi)視頻技術(shù)是基于車(chē)輛靜態(tài)的車(chē)輛模型檢測(cè)為前提下進(jìn)行的車(chē)牌識(shí)別業(yè)務(wù)，所以對(duì)無(wú)牌車(chē)的車(chē)位狀態(tài)也能進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，正因?yàn)橐曨l技術(shù)在場(chǎng)內(nèi)引導(dǎo)的廣泛引導(dǎo)，超聲波檢測(cè)技術(shù)逐漸被市場(chǎng)淘汰。

道路停車(chē)

國(guó)內(nèi)道路停車(chē)業(yè)務(wù)最早可追溯到1980年代港澳地區(qū)的咪表時(shí)代，到21世紀(jì)初的純?nèi)斯ぶ悄苁殖纸K端收費(fèi)引入，以及2014年以深圳為代表的“地磁+app”模式，隨著時(shí)間推移，可以發(fā)現(xiàn)車(chē)牌識(shí)別業(yè)務(wù)也逐漸滲透進(jìn)來(lái)，下面來(lái)回顧下車(chē)牌識(shí)別技術(shù)在道路停車(chē)技術(shù)里應(yīng)用。

手持POS收費(fèi)終端

相對(duì)于1980年代港澳地區(qū)實(shí)行的咪表管理技術(shù)不適應(yīng)當(dāng)下國(guó)情，隨著技術(shù)的發(fā)展以及客戶對(duì)車(chē)位管理要求也在逐步提高，出現(xiàn)了人工收費(fèi)的方式，每位收費(fèi)配備一臺(tái)手持智能收費(fèi)終端，通過(guò)人工對(duì)車(chē)位管理判斷，然后利用智能收費(fèi)終端對(duì)車(chē)位上的車(chē)輛進(jìn)行拍照車(chē)牌識(shí)別和登記，把登記信息同步上傳給云平臺(tái)做計(jì)費(fèi)管理。

▲圖2

當(dāng)車(chē)輛駛離時(shí)通過(guò)人工收費(fèi)對(duì)車(chē)輛停車(chē)進(jìn)行繳費(fèi)，但是人工管理車(chē)位相對(duì)效率較低，時(shí)常導(dǎo)致停車(chē)收費(fèi)金額的流失。對(duì)于停車(chē)欠繳費(fèi)車(chē)主的車(chē)牌會(huì)被平臺(tái)自動(dòng)記錄，欠款會(huì)累計(jì)到車(chē)輛下一次停車(chē)收費(fèi)中進(jìn)行補(bǔ)繳。

對(duì)于用手持終端對(duì)車(chē)位上停放的車(chē)輛進(jìn)行識(shí)別，其原理屬于后端識(shí)別，通過(guò)前端手持終端拍照功能，結(jié)合收費(fèi)軟件本身自帶車(chē)牌識(shí)別算法，對(duì)圖片流中的車(chē)牌進(jìn)行定位、車(chē)牌提取、、字符切割和識(shí)別，最終輸出車(chē)牌信息，當(dāng)時(shí)車(chē)牌識(shí)別技術(shù)結(jié)合手持終端的應(yīng)用一度受到熱捧。

室外視頻車(chē)位檢測(cè)器

室外視頻車(chē)位檢測(cè)器應(yīng)用在道路停車(chē)業(yè)務(wù)里可以被認(rèn)為“道路停車(chē)3.0階段”，在室外視頻車(chē)位檢測(cè)器推出之前國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市道路停車(chē)業(yè)務(wù)的技術(shù)還是以地磁探測(cè)器居多。

但是地磁會(huì)受到各種干擾因素的影響從而導(dǎo)致地磁檢測(cè)率低，不滿足甲方客戶需求，整套系統(tǒng)未能達(dá)到預(yù)計(jì)效果或者偏差較大。目前市面上在廣泛應(yīng)用的地磁普遍沒(méi)有得到客戶的認(rèn)可，所以當(dāng)下很多甲方渴望新的技術(shù)可以引入到道路智慧停車(chē)領(lǐng)域，那么視頻技術(shù)作為人工智能技術(shù)的一種代表無(wú)疑是最合適的一種。

今年1月份，浙江大華率先推出室外視頻車(chē)位檢測(cè)器應(yīng)用于智慧道路停車(chē)領(lǐng)域，其原理結(jié)合了多種人工智能技術(shù)，比如：車(chē)牌識(shí)別、超聲波檢測(cè)、車(chē)牌顏色檢測(cè)、車(chē)輛模型檢測(cè)等技術(shù)。每車(chē)位放置1臺(tái)視頻車(chē)位檢測(cè)器對(duì)駛?cè)胲?chē)輛進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別和車(chē)位狀態(tài)判斷，通過(guò)終端盒走無(wú)線網(wǎng)橋傳輸方式把抓拍圖片和對(duì)應(yīng)的識(shí)別結(jié)果上傳給云平臺(tái)。就前端室外視頻車(chē)位檢測(cè)器而言，它不僅僅應(yīng)用到了車(chē)牌識(shí)別技術(shù)，還應(yīng)用深度學(xué)習(xí)技術(shù)把車(chē)輛的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提取成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，超聲波檢測(cè)技術(shù)輔助判斷車(chē)位狀態(tài)，多重檢測(cè)機(jī)制確保車(chē)牌識(shí)別率和車(chē)位狀態(tài)判斷率。

這里還值得一提的是，對(duì)于道路停車(chē)會(huì)存在諸多不規(guī)范停車(chē)，比如車(chē)輛車(chē)牌非常傾斜或者無(wú)牌車(chē)，浙江大華憑借在視頻領(lǐng)域多年的技術(shù)成點(diǎn)對(duì)車(chē)牌定位、圖像預(yù)處理、字符切割、字符識(shí)別各個(gè)環(huán)節(jié)都做到極致，確保視頻技術(shù)在道路停車(chē)領(lǐng)域的良好應(yīng)用和體驗(yàn)。

▲圖3：實(shí)際抓拍圖

槍球聯(lián)動(dòng)方案

伴隨著室外視頻車(chē)位檢測(cè)器產(chǎn)品的發(fā)布，槍球聯(lián)動(dòng)的方案目前也是另一個(gè)熱門(mén)的方案，系統(tǒng)前端設(shè)備主要由： 車(chē)位管理槍球機(jī)、車(chē)位管理槍機(jī)、LED常亮補(bǔ)光燈，管理終端（選配）和智能手持終端，車(chē)位管理槍球機(jī)、車(chē)位管理槍機(jī)架設(shè)于路內(nèi)停車(chē)點(diǎn)的一側(cè)，用于停車(chē)點(diǎn)停車(chē)狀態(tài)檢測(cè)以及車(chē)輛抓拍；LED常亮補(bǔ)光燈用于夜間環(huán)境光照度較低時(shí)槍球機(jī)的補(bǔ)光，采用暖光燈，降低光污染；交換機(jī)用于前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的匯聚；終端服務(wù)器用于前端數(shù)據(jù)緩存；智能手持POS輔助收費(fèi)工作，用于泊位狀態(tài)以及車(chē)輛信息核準(zhǔn)、收費(fèi)管理等。

車(chē)位管理槍機(jī)用于管理槍球機(jī)視場(chǎng)盲區(qū)車(chē)位，若現(xiàn)場(chǎng)立桿位置可以使有效車(chē)位避開(kāi)槍球機(jī)的視場(chǎng)盲區(qū)（即槍球機(jī)視場(chǎng)盲區(qū)內(nèi)沒(méi)有泊位），則可以免去車(chē)位管理槍機(jī)。（詳見(jiàn)圖3、圖4）

▲圖4：系統(tǒng)組網(wǎng)圖

▲圖5：現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)效果圖（槍機(jī)）

車(chē)牌識(shí)別的延伸應(yīng)用

隨著甲方客戶的需求多樣化，市場(chǎng)的需求不僅僅局限于對(duì)車(chē)牌識(shí)別的要求，比如車(chē)身顏色、車(chē)標(biāo)、車(chē)型、掛墜、年檢標(biāo)志等和車(chē)輛相關(guān)的縱向非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的提取。結(jié)合當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及程度，市場(chǎng)對(duì)車(chē)牌的橫向數(shù)據(jù)挖掘也有很旺盛的需求，比如車(chē)內(nèi)駕駛員人臉、手機(jī)上的二維碼等等。浙江大華抓住了市場(chǎng)這種個(gè)性化需求，同時(shí)結(jié)合其子公司華睿科技的優(yōu)勢(shì)共同推出了機(jī)器視覺(jué)相機(jī)，通過(guò)前端高幀率相機(jī)的快速抓拍，在手機(jī)處于喚醒狀態(tài)時(shí)精準(zhǔn)定位手機(jī)二維碼，快速識(shí)別二維碼并輸出文本信息，同時(shí)后端POS機(jī)對(duì)前端相機(jī)傳輸過(guò)來(lái)的二維碼信息完成微信/支付寶扣費(fèi)。正因?yàn)闄C(jī)器視覺(jué)相機(jī)的強(qiáng)大的性能優(yōu)勢(shì)和算法優(yōu)勢(shì)，提高了出入口車(chē)主的進(jìn)出和支付體驗(yàn)，對(duì)視頻技術(shù)在停車(chē)領(lǐng)域的多樣化應(yīng)用提供一個(gè)很好的實(shí)際案例。

結(jié)束語(yǔ)

浙江大華憑借多年的行業(yè)技術(shù)沉淀致力于城市靜態(tài)交通的發(fā)展，力爭(zhēng)把行業(yè)內(nèi)最具競(jìng)爭(zhēng)力的視頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到城市停車(chē)領(lǐng)域，共同緩解城市停車(chē)難的困擾。