车牌识别系统技术的研究与应用

摘要：本文介绍车牌识别的两种主要方法(基于无线射频识别技术(RFID)的自动检测识别方法和基于图像处理技术的检测识别方法)，并对两种技术的优缺点进行了比较，提出了一种双模式识别系统，重点阐述了主模式识别系统原理，并考虑了车载分机的安全性，给出了车载分机防移动的软硬件设计，可广泛用于各种门禁系统。
关键词：车牌识别；射频识别；车载分机；检测子系统；门禁子系统

0 引言
    在我国，直至20世纪50年代，车辆管理主要靠人工方式，然而随着经济的迅猛发展，工业化程度的不断加深，汽车数量大量增加，给交通管理、环境治理、社会治安、交通运营等提出了许多新的问题。伴随着车辆数目的增加，生活小区、地方单位、部队营区、停车场等对车辆的管理面临着新的挑战。如何做到车辆状态有案可查、有据可依，如何实现车辆的科学化、自动化管理成为人们关注的话题。

1 车牌识别技术
    车牌识别是车辆管理的重要前提和关键技术，主要可分为间接法和直接法两种。间接法是基于无线射频识别技术(Radio Frequency Id-entification，RFID)的自动检测识别方法；直接法是基于图像处理技术的检测识别方法。
    基于图像处理的车牌识别，是对视频或图像中的车牌进行特征分析，确定车牌位置，然后设计识别算法，对车牌中的汉字、字母、数字进行识别，以确定车牌内容。目前，能够在车辆时速不超过220公里的情况下，实现单车牌照的准确抓拍、检测及识别。在没有任何外部触发装置时，可以完全基于视频触发控制，系统可对视频图像中静止或行驶中的一个或多个车辆的车牌同时进行实时检测和识别。车牌识别系统主要由车牌定位、字符分隔和字符识别三部分组成，如图1所示。

    基于RFID的车牌识别系统由标签(Tag)、阅读器(Reader)、天线(Antenna)三部分组成。电子标签中保存车牌信息。系统的基本工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即Passive
Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(即Active Tax，有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。
    对于车辆的识别，以往的车辆管理系统通常是单一地采用基于RFID的识别技术或基于图像处理的识别技术。这两种车辆识别方法各有优缺点：RFID识别技术抗干扰能力强、不受天气影响、且可穿透非金属物体进行识别，识别速率快、准确率高，却难以有效防止作弊，电子标
签容易丢失，并且只能管制内部车辆；基于图像处理的车牌识别技术对基础建设方面几乎没有要求，但是抗干扰性差，准确率也有待提高。

2 系统总体设计
    针对两种技术的特点，结合军事营区的特殊性，本文提出一种双模式识别系统。主模式识别系统由车载分机和门禁子系统构成。车载分机是在车上安装的一个存储车辆信息的电子设备的简称。备用模式识别系统采用基于图像处理的识别技术。
    主模式识别系统总体结构设计为四部分：中央计算机、检测子系统、车载分机、车位检测与门禁子系统。其工作原理如下：
    (1)中央计算机作为终端数据库，负责存储并管理所有内部车辆的信息(包括车牌号、车品牌、车型、车辆进出信息等)，并将内部车辆信息和基准时间信息发送给检测仪；
    (2)检测子系统安装在入口通道，接收中央计算机发送的内部车辆信息和基准时间信息，与车载分机进行通信，接收并判断车辆的身份；
    (3)车载分机安装在车辆上，接到检测子系统的命令后，将自身信息发送给检测子系统；
    (4)车位检测与门禁子系统完成车位检测和门禁控制，将检测到的车辆动态信息传送给检测子系统，检测子系统根据信息判断是否有车辆要进入，决定何时检测车辆的身份，判断合法车辆是否已通过路障。
    如果检测到是非法车，直接报警；如果检测到是合法外来车，提示该车去登记后放行：如果检测到是内部车，直接放行，结合车辆检测记录判断该内部车后面是否有其它车辆通行，如果后面是内部车则保持路况，如果不是，则按前面的方法执行，实现车位检测与门禁子系统的门禁控制功能。
    系统原理图如图2所示。

    备用模式识别系统是整个系统容错的一种方法，当主模式识别系统不能正常工作时，备用模式识别系统启动。

3 车载分机的防非法移动设计
    车载分机是车辆的电子身份证，相当于电子车牌。车载分机信息一经输入，只有车牌发放部门具有更改内容的权限，这样可以打击假车牌，盗用车牌等犯罪行为。
3．1 防非法移动模块硬件设计
    如何防止车载分机的非法移动及拆卸，是车载分机安装的重要考虑因素。根据三角形是最稳固的结构这一原理，本文提出在车载分机底部安装三个触点开关，这样车载分机一旦安装，三个开关就闭合，只要一移动，车载分机底下的触点开关就会断开，电平信号发生改变，车载分机中存储的车辆信息就会清空并写入非法标志，检测子系统就会得出非法车的信息。只有车牌发放部门才能恢复车载分机的信息。
    三个触点开关经一个与门直接连接在单片机的一个端口P0．7，车载分机安装完成后处于高电平，只要一个触点发生变化，P0．7就变为低电平，通过检测单片机端口的电平变化来实现车载分机的防非法移动或拆卸。
3．2 防非法移动模块软件设计
    一旦车载分机安装完毕，车载分机上的控制器进入一个循环，检测P0．7是否高电平，直到P0．7变为低电平，控制器跳出循环，INT0中断，清楚车载分机中车辆信息并写入非法标志。
    防非法移动模块软件程序流程图如图3所示。

4 结论
    本文介绍了车牌识别的两种主要方法，并对两种技术优缺点进行了对比。针对部队营区的特点，结合实际需要，提出了一种双模式车辆识别系统。本文重点阐述了主模式识别系统，对主模式识别系统中车载分机的安全性进行了讨论，提出了防移动模块的软硬件设计。本系统可结合各种门禁系统的实际需要进行相应的调整，运用到不同的环境，具有一定的使用性。