電子警察抓拍系統設計

(長安大學 陜西 西安 710064)

電子警察抓拍系統設計

文芳

(長安大學陜西西安710064)

本文提出了一套電子警察系統開發方案，包括前端軟硬件設計、車牌識別軟件設計。試驗表明該方法是有效的、可行的、與傳統使用單一算法相比較，該方法大大提高了車牌識別系統的正確率。

智能交通系統；電子警察；車輛檢測；車牌識別

一、電子警察系統組成

(一)電子警察的組成。交通違法抓拍系統也稱為“電子警察系統”。電子警察系統通常是由車輛檢測、信息采集、圖像處理及信息傳輸等部分組成。

1.車輛檢測部分。前端檢測模塊為智能交通系統提供原始數據，因此它是電子警察系統中必不可少的部分。地感線圈檢測檢器具有響應速度快，抗干擾能力強，測速精度高，可進行大小車區分功能開發等優點，且地感線圈技術比較成熟，因此得到了廣泛使用。

2.圖像采集部分。在電子警察系統中負責將采集到的模擬視頻圖像進行數字化，一般采用多路視頻圖像采集卡。該模塊將模擬視頻圖像經過一系列處理后變成數字視頻圖像。

3.圖像處理部分。事實上，應包括控制主機和系統應用軟件兩部分，在系統中起控制、圖像識別、存儲與管理的作用。車牌識別軟件是圖像模糊識別的主要部分，一般包括圖像預處理、車牌定位、車牌校正、字符切割、字符識別、等功能模塊。圖像識別率的高低則幾乎決定了系統技術水平和智能化程度的高低。

4.信息傳輸部分。信息傳輸包括遠程和本地傳輸兩部分，可在系統中進行信息傳遞和信息交換。遠程傳輸其作用是實現系統遠程監控、維護、報警以及信息共享與利用的功能。本地傳輸部分主要有網絡信號線、檢測信號線、視頻信號線、網卡以及交換機等。

二、電子警察系統總體設計

(一)抓拍系統硬件總體設計。由信號燈檢測板檢測到的紅綠燈信號需要先轉化成串口數據然后傳送至路口工控機，攝像機記錄的視頻數據可直接傳輸至路口工控機，車輛檢測模塊也需要將線圈信號首先轉化為串口數據然后傳送至路口工控機。

(二)網絡傳輸系統設計。在電子警察系統中，前端抓拍系統采集到的有效車牌圖片需要經過網絡傳輸系統傳送至中心端子系統，經過車牌識別后提取違章車輛信息，并作為違章處罰的有效證據。網絡傳輸單元從功能上劃分又可分為FTP上傳模塊、中心通訊模塊、數據處理模塊[1]。

主要功能是將接收到的圖片上傳至FTP服務器。FTP上傳程序描述：首先嘗試連接FTP服務器，如果連接失敗則等待一段時間后重新連接，連接成功則根據輸入的相關圖片參數在FTP服務器上建立相應的目錄并定位到該目錄，目錄創建成功開始上傳圖片，如果上傳失敗，則判斷圖片是否存在，如果不存在則取下一張圖片上傳，如果圖片存在，則認為FTP已經斷開，重新連接FTP直至連接成功后再開始上傳圖片。

三、圖像抓拍及車牌識別實現方式

(一)抓拍系統軟件結構設計。整個視頻電子警察系統的軟件分為3個組成部分，即前端抓拍軟件，傳輸軟件，后臺管理軟件。前端抓拍軟件的功能比較復雜，它可同時接收紅綠燈串口數據和線圈串口數據，判斷車輛是否違章。如果車輛違章，則對違章車輛抓拍1張特寫圖片和3張全景圖片。同時也可以對車輛進行違章錄像。

(二)抓拍系統軟件功能設計。可以捕獲交叉口四個方向的違章車輛；可在不阻礙車輛行駛的情況下，抓拍監控范圍內的違章車輛；在具有正常抓拍功能的前提下，可對監控范圍進行全天候錄像；對于闖紅燈違章車輛需抓拍4張圖片，其中包括一張特寫圖和三張全景圖；可以同時對四個方向的八個相位的紅綠燈進行檢測；具備計算被測車輛的速度的功能。

(三)抓拍系統的實現。當車輛經過埋設在路面的環形線圈時，將導致環形線圈的磁通量的變化，磁通量的變化又導致線圈的電感值變化。電感值的變化，使得車輛檢測器的LC振蕩電路變化。車檢器通過精確檢測LC振蕩電路變化可以準確判斷是否有車輛經過。一旦檢測到車輛進出線圈，車輛檢測器就會給控制器輸出相應信號[2]

四、車牌識別

車牌識別作為電子警察系統的一個重要組成部分，融合了圖像處理與模式識別技術，通常，車牌識別過程分為圖像預處理、車牌定位、車牌校正、字符分割和字符識別五個部分。

(一)車牌定位及車牌校正。載入車牌圖像，將彩色圖像轉換為黑白并顯示。采用canny算子識別強度圖像中的邊界，輸出圖像邊緣對圖像實施腐蝕平滑處理并刪除二值圖像的小對象。

(二)字符分割。字符分割是從車牌圖像中分離出組成車牌號碼的單個字符圖像，便于以后進行字符識別彩色車牌圖像進行灰度轉換、二值化、均值濾波、腐蝕膨脹處理，處理后如圖。

圖4.1 車牌處理后圖像

圖4.2 符分割圖

(三)字符識別。利用模板匹配法進行字符識別，處理后圖像如圖。

圖4.3 字符識別圖

由于車牌字符中的個別英文字母與阿拉伯數字具有相似的結構特征，投影點的歐氏距離相差較小，因此，需要對部分相似字符的識別結果進行優化識別，并將優化結果作為最終識別結果輸出。例如：

數字0與8利用數字0與8的“空心”個數進行區分。數字0從上到下只有一個空心，而數字8從上到下有兩個空心。因此，可以將數字 0與8 區分開數字6與9利用數字6與9的“空心”區域分別位于圖像的中下部與中上部的特點，可以將其區分開。

(四)實驗結果與總結。本文對車牌圖片進行了MATLAB仿真測試。從實驗運行結果來看，該系統可以準確地完成車牌的定位與分割、字符的分割與識別，達到了預期的目的。本文采用基于MATLAB的車牌識別系統與傳統的編程語言系統相比，語言簡單易懂，便于仿真，明顯縮短了開發周期，且操作簡單、方便、數據存儲安全。實際應用中車牌識別系統的識別率還會受到車牌大小、角度、圖片清晰度等因素的影響，車牌識別系統還需要不斷的進行完善，提高系統的普適性。

[1]鄭文征.視頻檢測式違章抓拍系統.廣東技術師范學院學報.2004(6):44-46

[2]Witold Pedlycz,George Vukovich.Logic-oriented fuzzy clustering[J].Pattern Recognition Letters,2002(23):1515-1527.

[3]楊立剛，張興會，李蘭友.車牌照字符傾斜校正方法的研究[J].儀器儀表學報，2004,4(s4):96-698.

文芳(1992-)，女，漢族，碩士，長安大學，研究方向：圖像處理。