段昕

【摘要】 ? ?隨著我國高速公路的不斷發(fā)展，其總體線路的復(fù)雜性與連續(xù)性也在進(jìn)一步提升，進(jìn)而形成了相應(yīng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在這樣的情況下，不同收費站之間的不同線路會導(dǎo)致車輛通行費用差異較大，而如果進(jìn)一步提升收費結(jié)果的準(zhǔn)確度成為相關(guān)部門需要思考的問題?；诖?，本文對高速公路車牌識別及多路徑清分系統(tǒng)展開研究，從其原理與方法出發(fā)，對其設(shè)計與配置加以討論，從而不斷提升我國高速公路的發(fā)展水平。

【關(guān)鍵詞】 ? ?高速公路 ? ?車牌識別 ? ?多路徑清分

引言：

現(xiàn)階段，隨著高速公路的不斷發(fā)展，人們對高速公路的關(guān)注也在持續(xù)提升。在網(wǎng)格化的發(fā)展過程中，一方面可以給車輛提供更多的路線選擇，另一方面也可以顯著緩解交通壓力，起到分散車流的作用。與此同時，高速公路的發(fā)展也體現(xiàn)出一些問題，其中最為突出的問題在于如何有效開展通行路線確認(rèn)。因此，相關(guān)管理單位應(yīng)加強對車牌識別以及多路徑清分系統(tǒng)的研究，為提升高速公路的運行水平奠定基礎(chǔ)。

一、高速公路多路徑清分的原理與方法

1.1路徑識別原理

高速公路路徑識別主要借助概率識別、準(zhǔn)確識別兩種技術(shù)。概率識別技術(shù)是建立在交通均衡及非均衡算法基礎(chǔ)上，需根據(jù)高速公路實際通行情況建立模型，應(yīng)用算法與模型完成車輛通行特征分析，實現(xiàn)行駛路線識別與確認(rèn)。概率識別技術(shù)通過技術(shù)分析后可獲得車輛大概行駛路線，車輛駕駛員在行駛過程中，通常選擇最小成本、收益最大的通行線路，即運用最少的時間及經(jīng)濟(jì)成本完成通行目標(biāo)，因此，時間價值導(dǎo)向下的車輛駕駛員通常選擇花費時間最少的線路，因此可根據(jù)“最小距離法”確定車輛路徑，若不同線路所涉及的收費存在差異，則可根據(jù)目的地及線路所屬公司判定車輛收費情況，根據(jù)最優(yōu)選擇判定車輛行駛路徑，現(xiàn)階段概率識別技術(shù)主要包括最大概率法、協(xié)商調(diào)查法、最小距離法等。準(zhǔn)確識別技術(shù)則是根據(jù)高速公路環(huán)狀、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)完成通行車輛的行駛路線確認(rèn)，可實現(xiàn)精準(zhǔn)路徑識別，可在一定程度上規(guī)避路線確認(rèn)模糊的問題，根據(jù)現(xiàn)階段準(zhǔn)確識別技術(shù)發(fā)展情況來看，該技術(shù)主要包括射頻標(biāo)識法、標(biāo)簽識別法、車載設(shè)備跟蹤法、移動定位法、土建法、車牌識別法[1]。

1.2路徑識別技術(shù)

1.2.1 VLPR車牌照識別技術(shù)

近年來圖形識別技術(shù)逐漸完善與普及，實現(xiàn)高速公路車輛路徑識別時，可運用VLPR技術(shù)完成通行路線確認(rèn)，該技術(shù)的實現(xiàn)需在高速公路出、入口設(shè)置并安裝VLPR系統(tǒng)，且實現(xiàn)高速公路節(jié)點的全覆蓋，以此準(zhǔn)確獲取車輛信息，但受到技術(shù)及車輛收費系統(tǒng)功能的限制，應(yīng)用VLPR車牌照識別技術(shù)時，根據(jù)安裝位置差異及自動照相機數(shù)量不同，主要存在以下VLPR系統(tǒng)：1.“出入口+路段”抓拍;2.“路段+高速公路入口”抓拍+高速公路出口記錄拍照;3.“路段+高速公路出口”抓拍+高速公路入口記錄牌照;4.“路段”抓拍+入口記錄牌照;5.“路段”抓拍+出口記錄牌照;6.僅“路段”抓拍。

VLPR車牌照識別技術(shù)的應(yīng)用成本較高，為保障該技術(shù)適用性，應(yīng)盡可能選用可靠設(shè)備，為VLPR系統(tǒng)精準(zhǔn)度提供保障，同時應(yīng)解決數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、處理方面的問題，以此保障車輛收費系統(tǒng)順利運行。

1.2.2車載設(shè)備定位技術(shù)

運用車載設(shè)備定位技術(shù)完成路徑識別主要依靠GPS裝置及無線裝置，通過GPS定獲取車輛實時位置，在無線裝置輔助下將車輛實時傳輸至數(shù)據(jù)管理中心，以此完成車輛路徑的確認(rèn)，該技術(shù)存在一定實施難度，主要由于無法實現(xiàn)所有車輛的GPS裝置及無線裝置安裝，且車輛存在跨區(qū)域行駛現(xiàn)象，需實現(xiàn)車輛收費系統(tǒng)的全區(qū)域覆蓋，因此車載設(shè)備定位技術(shù)僅可實現(xiàn)統(tǒng)一區(qū)域內(nèi)的車輛狀態(tài)識別?，F(xiàn)階段，部分車輛已實現(xiàn)了車載設(shè)備定位技術(shù)的應(yīng)用，但實現(xiàn)成本較高，且具有諸多限制，只可用于固定地區(qū)車輛的行駛路徑識別。

二、高速公路車牌識別及多路徑清分系統(tǒng)設(shè)計

2.1系統(tǒng)設(shè)計

在進(jìn)行VLPR系統(tǒng)設(shè)計的過程中，應(yīng)以車牌識別技術(shù)為基礎(chǔ)與支撐，因此應(yīng)有效在高速公路的關(guān)鍵路段設(shè)置設(shè)置車牌自動識別標(biāo)識點，還應(yīng)在收費口處安裝相應(yīng)的車牌自動識別儀。當(dāng)車輛經(jīng)過的時候，儀器可以自動抓取車輛車牌信息，結(jié)合標(biāo)識點獲取的相關(guān)內(nèi)容來提供準(zhǔn)確的運行線路。該方案實施的可行性很大程度上是由于車牌號的唯一性，為進(jìn)一步提升相關(guān)線路的準(zhǔn)確性，需要在車輛入口的地方完成相關(guān)信息的采集。值得注意的是，車輛入口和出口的信息都會被寫入到通行卡當(dāng)中，因此兩個地方之中只需要安裝一個車牌識別儀就可以完成車輛信息的匹配，并不需要在入口和出口都安裝。在實際展開設(shè)計的過程中，出入口處的收費站都會完成車牌識別系統(tǒng)的安裝，進(jìn)而更加準(zhǔn)確地完成車牌信息與通行卡的信息綁定，最大限度地避免偷換通行卡的行為。與此同時，在網(wǎng)絡(luò)速度比較快的時候，信息系統(tǒng)的處理能力也會得到顯著提升，這樣在提高識別準(zhǔn)確率的基礎(chǔ)上可以更好地獲知車輛的行駛路線，準(zhǔn)確完成車輛通行費用的計算。由此也可以進(jìn)一步看出，該方案的實施需要借助車牌識別信息來完成，因此其識別結(jié)果在很大程度上會依賴車牌的正確識別。但實際上，車牌識別的準(zhǔn)確性在很大程度上會受到天氣情況、光線情況以及能見度等因素的影響，因此在這部分條件比較差的時候，其車牌識別的準(zhǔn)確程度也將會得到大幅度降低，嚴(yán)重影響車輛識別系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

總的來說，車輛實際路線的確定需要參照標(biāo)識點、車輛入口處以及車輛出口處三個環(huán)節(jié)提供的車牌信息。其中，標(biāo)識點的車牌信息都需要借助網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成車道的發(fā)送與下傳，進(jìn)而這兩種方案都對高速公路運行網(wǎng)絡(luò)的性能提出了較高的要求，因此在網(wǎng)絡(luò)性能不滿足的情況下則無法獲取相應(yīng)的收費計算結(jié)果。

2.2系統(tǒng)框架

結(jié)合實際運行的情況來看，完整的VLPR系統(tǒng)主要包括前端圖像抓取系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)以及后端管理系統(tǒng)。首先，前端圖像抓取系統(tǒng)主要包括視頻檢測器、高清攝像機等設(shè)備，進(jìn)而有效完成相關(guān)信息的獲取。車牌識別系統(tǒng)在運行過程中不僅對車輛圖像捕獲率提出了較高的要求，同時還要求捕獲車牌信息以及司機信息，進(jìn)而有效為日后的管理活動提供相應(yīng)的查詢信息。在完成信息獲取之后，系統(tǒng)會將相應(yīng)的視頻信息進(jìn)行壓縮，并傳送到后臺管理系統(tǒng)，進(jìn)而有效實現(xiàn)實時視頻監(jiān)控。高清攝像機在使用的過程中主要體現(xiàn)出以下幾方面的優(yōu)勢：第一，具備較高的像素與覆蓋率，不僅可以有效覆蓋兩至三個車道，還可以借助全景圖像拍攝技術(shù)有效減少出現(xiàn)錯漏的概率;第二，還可以對車輛、司機和乘客的圖像進(jìn)行清晰地拍攝，并將圖像保存下來。通常情況下，前端圖像抓取系統(tǒng)會被設(shè)置在外場路段，從而不間斷地完成車輛信息采集、處理、保存、傳輸?shù)娜蝿?wù)。除此以外，前端圖像抓取系統(tǒng)還可以完成對車輛號牌、車輛顏色以及車輛型號等內(nèi)容的自動識別，同時通過網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件將這部分信息傳輸?shù)街行姆?wù)器。在需要實施監(jiān)控的時候，還可以有效完成對視頻信息的解碼和壓縮。

其次是網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，其主要任務(wù)是通過光端機來完成前端系統(tǒng)向后端管理系統(tǒng)的傳輸過程。網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)最主要的數(shù)據(jù)信息包括視頻信息和檢測數(shù)據(jù)兩個方面，進(jìn)而有效借助傳輸控制協(xié)議網(wǎng)來實現(xiàn)對相關(guān)信息的監(jiān)控、儲存與檢測[2]。

最后是后端管理系統(tǒng)，前端系統(tǒng)所獲取的信息最后都需要匯總到省中心的后臺管理系統(tǒng)當(dāng)中，結(jié)合現(xiàn)階段的運行情況來看，后臺管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能包括車輛信息管理、車流信息記錄、交通情況的反饋、檢測數(shù)據(jù)的保存以及交通圖像的保存與檢索等。

三、高速公路車牌識別及多路徑清分系統(tǒng)設(shè)置

3.1設(shè)備選擇與安裝

硬件系統(tǒng)是高速公路車牌識別及多路徑清分系統(tǒng)的運行基礎(chǔ)，直接影響了該系統(tǒng)的運行效率與物質(zhì)基礎(chǔ)。為進(jìn)一步提升高速公路車牌識別及多路徑清分系統(tǒng)的運行水平，應(yīng)充分結(jié)合實際運行情況與客觀需求完成硬件配置，進(jìn)而有效實現(xiàn)軟件與硬件的合理協(xié)調(diào)。在選擇硬件的時候，不能只是一味選擇性能良好與價格昂貴的，而是應(yīng)該選擇匹配程度高的，進(jìn)而促進(jìn)整體系統(tǒng)運行水平的提升。

另外，由于硬件設(shè)備大多需要在室外環(huán)境工作，因此在選擇硬件的時候還將其對環(huán)境的適應(yīng)力考慮其中，盡可能地提升硬件運行的穩(wěn)定性。在進(jìn)行設(shè)備安裝的過程中，需要結(jié)合全體路況記錄完成車輛具體行使軌跡的測算，并將其發(fā)布到交通網(wǎng)中。值得注意的是，每一個識別點應(yīng)配備2～3臺識別器，從而實現(xiàn)對相關(guān)車輛更為精準(zhǔn)的信息獲取。此外，在安裝識別器的時候還可以考慮到相關(guān)設(shè)備對駕駛?cè)藛T的干擾，因此在調(diào)整好安裝位置的基礎(chǔ)上還應(yīng)進(jìn)一步選用一些不太醒目的色調(diào)。

3.2硬件部署

在系統(tǒng)硬件的部署上，不同設(shè)備所部署的位置與功能也是不同的，前端圖像采集設(shè)備的部署主要包括高清攝像機、鏡頭、補光燈控制板等設(shè)備，并將這部分設(shè)備固定在護(hù)罩當(dāng)中，進(jìn)而有效完成對相關(guān)信息的獲取和傳輸。一般來說，會將護(hù)罩安裝在行駛車道的正上方，而高清攝像機則安裝在護(hù)罩中。

在正常運行狀態(tài)下，一臺高清攝像機可以完全覆蓋3個車道，同時在周圍安裝相應(yīng)的LED輔助光源進(jìn)行補光。在實際運行的過程中，光控小板可以對周圍環(huán)境的明暗程度進(jìn)行測算，并有效控制燈光的點亮與熄滅。與此同時，監(jiān)控室設(shè)備主要由高清車牌識別器、數(shù)據(jù)光端機以及以太網(wǎng)交換機組成，進(jìn)而通過這部分設(shè)備完成對車輛信息的獲取與記錄，最終完成對結(jié)算中心的查詢請求。其中，高清車牌識別器的主要任務(wù)是完成數(shù)字視頻信號的有效處理，進(jìn)而從其中識別出有效的車輛信息;在完成數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上由以太網(wǎng)完成信息的接收與對外輸出。

結(jié)合實際情況來看，通過以太網(wǎng)交換機所發(fā)出的車輛信息包括車輛的圖像、車牌二值化圖、車牌識別號碼以及其他的信息，進(jìn)而有效促進(jìn)了車輛信息的獲取與識別，為提升高速公路運行水平奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

綜上所述，高速公路建設(shè)對我國經(jīng)濟(jì)水平的提升起到了至關(guān)重要的作用，而落實良好的道路交通系統(tǒng)也就成為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措。但值得注意的是，交通管理部門在進(jìn)行交通管理的時候同時也面臨著一定問題與挑戰(zhàn)。因此在實際開展管理的過程中，應(yīng)有效加強高速公路車牌識別及多路徑清分系統(tǒng)的研究，同時不斷提升相關(guān)技術(shù)的實施水平，從而進(jìn)一步為建立穩(wěn)定的高速公路運行系統(tǒng)提供重要保障。

參 ?考 ?文 ?獻(xiàn)

[1]劉偉.ETC門架系統(tǒng)中高清車牌識別與視頻監(jiān)控的應(yīng)用[J].交通世界，2020（31）：9-10.

[2]林大岵.基于模糊識別的高速公路交通流數(shù)據(jù)實時監(jiān)控方法[J].科技通報，2020，36（08）：65-69.