車牌自動識別技術在智慧交通的應用現狀及前景分析

摘要：隨著信息技術的迅速發展，汽車車牌識別技術在智能交通系統中的關鍵角色正日益凸顯，成為業內關注的焦點。圍繞車牌識別技術的發展背景、現狀以及未來趨勢進行了全面分析，探討了該技術在市場中的應用場景、需求變化、市場規模與增長潛力，并詳細剖析了當前車牌識別技術的市場競爭格局和主要競爭者的策略，進一步討論了技術發展所面臨的挑戰和潛在機會，最后預測了車牌識別技術的未來發展趨勢，并針對車牌識別技術提出建議。研究結論可為行業決策者、技術研發人員及政策制定者提供決策參考，以推動車牌識別技術市場的健康發展。

關鍵詞：車牌識別；智慧交通；前景分析

中圖分類號：U461" 收稿日期：2025-01-11

DOI：1019999/jcnki1004-0226202503023

1 前言

近年來我國經濟的快速發展，汽車已經成為我國交通出行的主要工具。據公安部統計，截至2023年底，我國的汽車總量現已攀升至435億輛，如圖1所示。隨著汽車數量的急劇增長，城市道路和高速公路網絡面臨前所未有的交通壓力。高效管理交通工具不僅關乎通行效率，更是交通安全和城市可持續發展的關鍵。為此，推動智慧城市及智能交通系統的建設，已經轉變為現代城市發展的核心趨勢[1]。汽車車牌自動識別技術作為一種新型的信息化技術，涵蓋了高效、實時、準確的特性，可以快速對交通工具信息進行采集和處理。這一技術被普遍應用于交通疏導、停車場運營管理、安全監控等領域，對于減輕交通堵塞和支持道路安全來說，其重要性不容小覷。

2 車牌自動識別技術（ALPR）現狀闡述

近年來，隨著5G通信技術、計算機科技、圖像處理、互聯網、大數據、云計算以及人工智能等領域快速發展，車牌自動識別技術也得到了顯著的提升。這項技術已被普遍應用于交通管控、停車場運營以及安全監視等多個方面，對于減輕交通堵塞狀況、確保道路安全發揮著至關重要的作用。

3 車牌自動識別技術

31 車牌自動識別技術發展歷程

車牌識別技術的發展歷程可以分為幾個階段：初期階段、快速發展階段和智能化階段。

車牌識別技術的發展歷程可以追溯到20世紀80年代，那時的技術主要依賴于圖像處理和模式識別方法[2]。但由于當時計算機硬件和圖像處理技術的限制，車牌識別的準確率和實時性都不理想。

在迅猛發展的階段中，計算機硬件性能的不斷飛躍與算法的持續革新正推動著這一進程。圖像處理技術不僅在傳統領域得到了廣泛應用，而且在新興領域中也展現出前所未有的發展空間[3]。車牌識別技術在20世紀90年代取得了顯著進展。這一時期，車牌識別系統開始采用更為先進的算法，如支持向量機（SVM）、神經網絡（NN）等，大大提高了識別的準確率。此外，車牌識別系統也逐漸從單機版向網絡化、分布式方向發展。

在智能化發展的新時代，近年來，大數據、云計算及深度學習等先進技術的蓬勃發展，車牌識別技術進入了智能化階段。這一階段的車牌識別系統不僅能夠實現高精度識別，還具有很強的環境適應能力，利用深度學習中的卷積神經網絡（CNN）技術，可以自動且高效地識別車牌特征，從而大幅度提升了識別的精確度與響應速度。

32 車牌識別技術的關鍵環節

車牌識別技術的核心流程涵蓋圖像獲取、初步處理、車牌區域確定、字符劃分、字符辨識以及結果優化等多個階段[2-4]，該技術的關鍵步驟如圖2所示。

a車牌識別的首要步驟是圖像捕獲，這一過程依賴于攝像頭等裝置來獲取車輛的圖像資料。其次，預處理階段的目標是消除圖像中的多余信息和干擾，以提高圖像質量。

b車牌定位步驟的目標是在預處理后的圖像中準確找出并確定車牌的具體位置。這一步驟通常采用基于顏色、紋理、形狀等特征的方法，將車牌區域從背景中分離出來。

c字符分割階段將已經定位好的車牌圖像中的各個字符逐一分割開來，以便于后續的字符識別處理。

d字符識別環節是通過提取分割后字符的特征并進行分類，來確定每個字符的具體內容。

e后處理主要是對識別結果進行校驗和優化，以提高車牌識別的準確率。后處理包括對識別結果進行邏輯判斷、字符校正、結果輸出等。通過這些關鍵環節的協同作用，車牌識別技術才能實現高效、準確的識別效果。

4 智慧交通系統

41 智慧交通的定義與構成

智慧交通系統（ITS）是一個集成了現代信息技術、通信手段、數據處理能力、控制策略及電子傳感技術等多元技術的綜合體，旨在全面協調與優化整個交通管理體系[5]。ITS是現代交通的主要發展趨勢，運用了大量的智能技術和智能設備，實現了數據的傳遞共享，顯著提升交通系統的運作效能、安全性能及環保水平[6]。

智慧交通的構成涵蓋了從數據采集、傳輸、處理到應用的各個環節，通過高度集成與協同作用，推動交通系統向智能化、高效化及綠色化方向發展。

2022年7月12日，我國發布了由國家發展和改革委員會制定的《國家公路網規劃》文件。該規劃提出了一個宏偉的愿景：在2035年前，構建一個廣泛覆蓋、功能齊全、高效集約、綠色環保及安全可靠的現代化高質量國家公路網絡。同時，智慧交通的演進與交通系統智能化程度的提高，已經成為一種不可逆轉的趨勢。從圖圖3可以看出，我國智慧交通行業的市場規模實現了顯著增長，并預計在未來會持續保持這一增長態勢。

4.2 車牌自動識別在智慧交通中的作用

車牌識別技術作為智能交通系統的核心要素，對于實現系統的自動化運作起著至關重要的作用。該技術能夠幫助人們實時捕捉道路上的車輛詳情，其具體作用如下：

a.車牌自動識別技術在城市道路車輛監控中具有顯著優勢。

b.車牌自動識別技術在停車場管理系統中發揮著重要作用。

c.車牌自動識別技術在自動檢測和處理交通違規行為上扮演著重要角色。該系統能夠提升公眾對交通規則的遵守水平，降低交通事故發生率。

5 車牌自動識別技術對智慧交通系統的重要性

在當今快速發展的技術時代，智慧交通系統的構建是提高城市管理效率、增強居民生活質量的關鍵步驟之一。作為智慧交通系統中的核心環節，車牌自動識別技術承擔著極其關鍵的角色。通過高效的車牌與車輛特征識別技術，自動識別技術不僅提高了交通管理的精確度和響應速度，還大大促進了城市規劃朝著科學化、現代化方向邁進。

智慧交通是現代科技與交通運輸領域深度融合的成果，它在提升交通運行效率、保障交通安全以及促進環境質量改善方面發揮著至關重要的作用。伴隨著人工智能、大數據、云計算等技術的迅猛進步，中國智慧交通行業的市場規模正處于不斷擴大的趨勢之中。參考中商產業研究院所發布的《2024—2029年中國智慧交通市場前景與深度調研報告》，截至2023年，中國智慧交通市場的規模已經實現了2 432億元，且預計在未來五年的時間內，該市場將維持年均1372%的增長速度，持續擴大其規模。行業分析師預測，至2024年，中國智慧交通市場的規模將進一步增加至2 610億元。

6 車牌自動識別技術在智慧交通中的應用

6.1 在城市道路車輛監控中的應用

在城市道路的車輛監控系統中，汽車車牌自動識別技術扮演著至關重要的角色。通過在各個關鍵的交通節點部署攝像頭，能夠實時捕捉并記錄過往車輛的車牌信息，為城市交通管理提供了強有力的技術支撐［7］。隨著我國城市化步伐的迅速加快，交通問題作為城市發展中的核心要素愈發顯得重要，各地政府已將智慧交通系統的建設提升到至關重要的戰略位置。

下面將闡述車牌自動識別技術在城市道路車輛監控中的一些具體應用。

a車牌自動識別技術有助于實時監測交通流量。通過分析識別出的車牌數據，可以了解各路段的車流量、車速等信息，該技術為交通管理部門在制定交通管制措施時提供了科學的依據。同時，它還能有效預測交通擁堵態勢，為出行者提供實時的路況信息，幫助車輛進行合理分流，緩解交通壓力。

b車牌自動識別技術在處理車輛違章行為方面成效顯著。一旦車輛有闖紅燈、逆向行駛、超速等違章舉動，系統會迅速捕捉車牌并進行識別，隨即將違章數據傳遞給交通管理部門，便于對違規車輛采取相應的處罰措施。這一措施大大提高了駕駛員遵守交通規則的主動性，從而有效降低了交通事故的發生率。

c車牌自動識別技術在打擊盜搶車輛、查緝布控方面也具有重要作用。通過對過往車輛的車牌進行實時識別，與公安部門數據庫中的盜搶車輛信息進行比對，一旦發現目標車輛，即可迅速采取措施進行查處。

d車牌自動識別技術還為城市安全管理提供了有力支持。在發生交通事故或治安事件時，可以通過調取事發地點附近的監控視頻，迅速確定可疑車輛，為案件解決提供關鍵信息。

e結合聯網技術實現車路協同。車聯網技術的不斷發展以及與車牌識別技術結合，可實現車路協同的智能交通管理。通過車聯網技術，車輛可以與路邊的交通設施進行實時通信，獲取路況信息、交通信號等關鍵數據。同時，車牌識別技術可以實現對車輛身份的精準識別，為車路協同提供可靠的數據支持。這種協同管理方式可以進一步優化高速路的交通流，提高通行效率，減少擁堵情況的發生。

f高速公路收費系統優化。高速公路收費系統中，車牌識別技術與車聯網技術的結合應用可以實現更加高效、準確的收費管理。通過車牌識別技術，高速公路收費站可以快速準確地識別過往車輛的車牌信息，并與車輛數據庫進行比對驗證。同時，結合車聯網技術，車輛可以與收費站進行實時通信和數據交換，實現不停車收費和自動扣費等功能。這不僅提高了高速公路收費系統的通行效率，還降低了人工收費的成本和誤差率。

g自動駕駛技術支持。車牌識別技術與車聯網技術的結合還可以為自動駕駛技術提供有力支持。通過車聯網技術，自動駕駛車輛可以實時獲取道路信息和交通信號等數據，并與周圍車輛和交通設施進行協同感知和決策。同時，車牌識別技術可以幫助自動駕駛車輛快速準確地識別其他車輛的身份信息和行駛狀態，從而更加智能地應對復雜的交通場景和突發情況。這有助于提升自動駕駛車輛的安全性和可靠性，推動自動駕駛技術的快速發展和普及。

62 在停車場管理系統中的應用

為了應對停車難的問題，交通管理部門在路邊增設了臨時停車區域，從而在一定程度上緩解了停車資源供不應求的狀況[8]。但這同時也對管理部門帶來了不小的挑戰。到2014年底，中國汽車數量已達到驚人的154億輛，而與之對應的，全國停車位缺口卻高達5 000萬個以上。因此，加速智能停車系統的發展已成為大勢所趨[9]。在停車場管理系統中，汽車車牌自動識別技術發揮著至關重要的作用，大大提高了停車場的運營效率和管理水平。該技術利用安裝在停車場進出口的車牌識別攝像頭，能夠自動捕捉并記錄進出車輛的車牌號碼。

621 智能分配停車位

基于車牌識別的智能停車管理系統，能夠根據停車場的實時情況，自動分配最優停車位給到達的車輛。系統通過攝像頭捕捉車輛車牌信息，并與數據庫中預存的車輛信息進行比對，快速確認車輛身份及停車權限。隨后，系統會根據停車場的空位情況和車輛類型（如小型車、大型車、殘疾人車輛等）自動分配最適合的停車位。這種智能分配方式不僅提高了停車效率，還確保了停車場的秩序和安全。

622 停車位預約功能

為了進一步提升停車體驗，基于車牌識別的智能停車管理系統還可以實現停車位的預約功能。車主可以通過手機APP或停車場官方網站，提前預約所需的停車位。系統會根據預約信息，為車主保留相應的停車位，并在車主到達時自動引導其進入。這種預約方式不僅避免了車主因尋找停車位而浪費時間，還減少了停車場的擁堵現象。

623 停車導航服務

對于初次進入停車場的車主，智能停車管理系統還可以提供停車導航服務。系統會根據車輛當前的位置和目標停車位的位置，為車主規劃最優的停車路線。同時，系統還可以通過手機APP或停車場內的顯示屏，實時顯示停車場的空位情況和車輛分布情況，幫助車主快速找到停車位。

63 在交通違章自動查處中的應用

在交通違章自動查處中，汽車車牌自動識別技術發揮著重要作用。該技術通過實時監測路面交通狀況，對違章行為進行自動識別和記錄，有效提高了交通管理的效率和準確性。以下是車牌自動識別技術在交通違章自動查處中的具體應用。

在交通違章自動查處系統中，車牌自動識別技術主要應用于以下幾個方面：

a.對違章車輛進行實時監測，當發現違章行為時，立即捕捉車輛信息。

b.準確識別違章車輛的號牌，為后續處罰提供依據。

c.將違章信息實時傳輸至交通管理部門，以便及時處理。

在實際應用中，車牌自動識別系統通過安裝在道路兩旁的攝像頭，對過往車輛進行實時監控。當檢測到違章行為時，系統會自動捕捉違章車輛的圖像，并解析出車牌號碼。接著，系統會將這些違章信息與存儲的車輛數據庫進行匹配，以驗證并確認違章車輛的身份。

7 車牌自動識別技術在智慧交通中的未來發展趨勢

車牌自動識別技術作為現代交通管理和智能交通系統中的重要組成部分，其未來的發展趨勢不僅關系到交通效率的提升，還與城市管理的智能化水平密切相關。圖4為智慧交通企業的結構分布，隨著智慧系統的發展，車牌自動識別技術在未來的發展前景將一片光明。

a.市場規模的持續增長。2020年全球自動車牌識別系統市場規模達到了約10億美元，其中中國占據了約50%的市場份額，為全球最主要的消費市場之一，且增速高于全球。2022年中國自動車牌識別系統市場規模達到了150億元，2023—2028年年復合增長率約為15%。預計到2028年，全球自動車牌識別系統市場規模將達到約20億美元，中國市場規模將達到約300億元。這一增長受到多種因素的推動，包括全球城市化速度的加快以及對智能交通管理系統需求的增加。

b.技術的進步是推動自動識別系統發展的關鍵因素之一。這包括圖像處理技術、機器學習和人工智能的應用，這些技術能夠提高識別的準確性和速度。未來的系統將更加依賴于算法優化和深度學習技術來提升性能。

c.車牌自動識別技術不再僅限于傳統的交通管理應用，其應用領域正在擴展到停車場管理、電子收費、交通監控等多個方面。這種多樣化的應用推動了市場的廣泛需求。

d.未來的汽車自動識別系統將更加注重與其他智能交通系統和設備的集成，如車聯網（V2X）技術[10]。這種集成不僅提高了識別的效率，還增強了數據共享和協同工作的能力。

e.隨著自動識別技術的普及，相關的法律和隱私問題也日益凸顯。這要求未來的系統在確保功能性的同時，還需要符合法律法規，保護個人隱私。

8 結語

本文經過詳盡的調研與分析，系統性地探討了車牌自動識別技術（ALPR）在智慧交通領域的當前應用狀況、核心技術，所遇挑戰及其未來的發展趨勢。

從電子收費到交通違規監控，從車輛識別到流量分析，ALPR系統的應用范圍正在不斷拓展，極大地增強了交通系統的運作效能與安全標準。隨著技術的不斷深化應用，同時也面臨著數據隱私保護、系統安全性、技術精準度等一系列挑戰。這些問題的解決，需要技術創新與政策引導相結合，以保障ALPR技術能在尊重個人隱私的前提下，為智慧交通系統貢獻更大的力量。

參考文獻：

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[10]黃金洲，杭波，王峰，等車聯網技術在襄陽智慧交通建設中的應用[J]智能城市，2024，10（1）：20-23.

作者簡介：

周文豪，男，2002年生，本科在讀，研究方向為汽車套牌識別。

章方健（通訊作者），男，2001年生，本科在讀，研究方向為汽車套牌識別。

基金項目：浙江農林大學暨陽學院大學生創新創業訓練計劃項目（202413283003）