一种套牌机动车识别系统及方法

一种套牌机动车识别系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种套牌机动车识别系统，包括安装在机动车上的鸣笛发射终端、设置在公路旁侧的笛音及车牌识别终端和设置在监控中心的监控计算机，鸣笛发射终端包括第一微处理器和第一数据存储器，第一微处理器的输入端与机动车鸣笛按钮连接，第一微处理器的输出端接有数字喇叭；笛音及车牌识别终端包括第二微处理器和第二数据存储器，以及以太网通信电路模块，第二微处理器的输入端接有音频采集模块和视频采集模块，音频采集模块的输入端接有麦克风阵列，视频采集模块的输入端接有摄像头。本发明还公开了一种套牌机动车识别方法。本发明设计合理，对于环境噪声攻击有较强的鲁棒性，难以破解及去除，不需要数据库支持，工作安全可靠，实用性强。
【专利说明】
-种套牌机动车识别系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于智能交通管理技术领域，具体设及一种套牌机动车识别系统及方法。
【背景技术】
[0002] 套牌机动车一直是交通管理部口调查和处罚的重要对象。其原因在于套牌车辆驾 驶人易于存在饶幸屯、理，不遵守交通规则，对本车及他车均造成了严重的安全隐患，且不利 于警方追查交通肇事逃逸车辆；同时一些犯罪分子为了逃避警方的追劇及日后追查，也对 车辆车牌甚至车辆颜色、车标进行了更改，因此需要寻求一种能够快速锁定套牌机动车的 方法。
[0003] 目前的套牌车辆识别方法大体上有W下几种:一是采用有源或无源电子忍片车牌 或其他现有车牌的附属物，例如，申请号为201410054793.5的中国专利公开了一种汽车假 套牌识别逻辑判断方法，是一种基于射频识别技术和车牌识别技术的汽车假套牌识别逻辑 判断方法，但是易于被去除或盗用;二是利用图像识别的车牌、车身颜色和车标等车辆信息 与车辆管理部口数据库中的对应信息进行比对，例如，申请号为201310519458.3的中国专 利公开了一种汽车套牌快速发现装置，是一种通过车牌获取器及用于识别分析对比的服务 器进行车牌识别的方法，但是后台需要进行大量计算和查找，不利于实时对套牌车辆进行 处理;=是利用大数据算法对车辆运行轨迹进行逻辑判断获得疑似套牌车辆，例如，申请号 为201510264209.3的中国专利公开了一种基于车辆行为分析的车辆套牌识别方法及装置， 是一种在计算机系统上执行的基于车辆行为分析的车辆套牌识别方法，利用车辆行车记录 的大数据，取同一车牌的多天数据，进行分析，但是需要大量的交通数据及路网监控资料作 为支撑，也不利于快速锁定套牌车辆。

【发明内容】

[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简 单、设计合理、实现方便、工作安全可靠、实用性强、便于推广使用的套牌机动车识别系统。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种套牌机动车识别系统，其特 征在于:包括安装在机动车上的鸣笛发射终端、设置在公路旁侧的笛音及车牌识别终端和 设置在监控中屯、的监控计算机，所述鸣笛发射终端包括第一微处理器和与第一微处理器相 接且内部存储有机动车牌号文本信息的第一数据存储器，所述第一微处理器的输入端与机 动车鸣笛按钮连接，所述第一微处理器的输出端接有用于对植入机动车牌号文本水印的笛 音信号进行播放的数字卿趴;所述笛音及车牌识别终端包括第二微处理器和与第二微处理 器相接且内部存储有车牌识别软件与车牌识别终端的安装地理位置的第二数据存储器，W 及用于通过Internet网络与监控计算机连接并通信的W太网通信电路模块，所述第二微处 理器的输入端接有音频采集模块和视频采集模块，所述音频采集模块的输入端接有用于获 取植入机动车牌号文本水印的笛音信号的麦克风阵列，所述视频采集模块的输入端接有用 于获取套牌机动车图像的摄像头。
[0006] 上述的一种套牌机动车识别系统，其特征在于:所述第一微处理器和第二微处理 器均为DSP数字信号处理器。
[0007] 本发明还公开了一种方法步骤简单、实现方便、识别快速准确、对于环境噪声攻击 有较强的鲁棒性的套牌机动车识别方法，其特征在于该方法包括W下步骤：
[000引步骤一、当驾驶员按下机动车鸣笛按钮时，鸣笛发射终端发射植入水印信号的机 动车笛音信号，笛音及车牌识别终端对植入水印信号的机动车笛音信号进行采集;其中，鸣 笛发射终端发射植入水印信号的机动车笛音信号的具体过程为：
[0009] 步骤101、第一微处理器读取存储在第一数据存储器中的机动车牌号文本信息，并 调用符号化处理模块将机动车牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列bs;
[0010] 步骤102、第一微处理器调用跳时扩频处理模块并采用跳时扩频方法对步骤101中 产生的符号序列进行调制，得到发射端跳时扩频水印信号Cs;
[0011] 步骤103、第一微处理器采用屯、理声学模型对步骤102中得到的发射端跳时扩频水 印信号Cs进行滤波处理，获得在听觉上不易察觉的待植入的水印信号W ;
[0012] 步骤104、将待植入的水印信号W与笛音信号X进行叠加，得到植入水印信号的机动 车笛音信号y，并通过数字卿趴播放；
[0013] 笛音及车牌识别终端对植入水印信号的机动车笛音信号进行采集的具体过程为： 麦克风阵列获取植入机动车牌号文本水印的笛音信号并滤噪，音频采集模块对麦克风阵列 输出的植入机动车牌号文本水印的笛音信号进行采集并传输给第二微处理器；
[0014] 当鸣笛的机动车经过笛音及车牌识别终端时，笛音及车牌识别终端对经过的机动 车所挂车牌的车牌信号进行采集，具体过程为:摄像头获取鸣笛的机动车所挂车牌的车牌 图像，视频采集模块对摄像头输出的鸣笛的机动车所挂车牌的车牌图像进行采集并传输给 第二微处理器；同时，第二微处理器对鸣笛的机动车经过笛音及车牌识别终端的时间进行 记录并储存于第二数据存储器中；
[0015] 步骤二、首先，笛音及车牌识别终端提取植入机动车牌号文本水印的笛音信号中 的水印信号，获得鸣笛的机动车注册车牌号;然后，笛音及车牌识别终端对鸣笛的机动车所 挂车牌的车牌图像进行分析处理，获得鸣笛的机动车悬挂车牌号;具体过程为：
[0016] 步骤201、第二微处理器采用屯、理声学模型对植入水印信号的机动车笛音信号y进 行滤波处理，获得滤波处理后的含水印笛音信号e;
[0017] 步骤202、第二微处理器调用维纳滤波器滤波系数生成模块对滤波处理后的含水 印笛音信号e和预先存储在第二数据存储器中的校正车牌号文本信息进行分析处理，得到 对滤波处理后的含水印笛音信号e进行维纳滤波所需的维纳滤波器的滤波系数；
[0018] 步骤203、第二微处理器采用步骤202中得到的维纳滤波器的滤波系数对滤波处理 后的含水印笛音信号e进行维纳滤波处理，获得维纳滤波输出信号5,;;
[0019] 步骤204、第二微处理器对维纳滤波输出信号￡,进行相关解调，获得接收到的值为- 1和+1的符号序列；
[0020] 步骤205、第二微处理器将接收到的值为-1和+1的符号序列转化为二进制序列，再 将二进制序列转化为文本信息，获得鸣笛的机动车注册车牌号，并储存于第二数据存储器 中；
[0021] 步骤206、第二微处理器调用存储在第二数据存储器内的车牌识别软件，对其接收 到的鸣笛的机动车所挂车牌的车牌图像进行分析处理，获得鸣笛的机动车悬挂车牌号，并 储存于第二数据存储器中；
[0022] 步骤=、套牌机动车识别，具体过程为：
[0023] 步骤301、第二微处理器将其在步骤205中获得的鸣笛的机动车注册车牌号与步骤 206中获得的鸣笛的机动车悬挂车牌号进行比对，当鸣笛的机动车注册车牌号与鸣笛的机 动车悬挂车牌号相同时，判断为非套牌车辆；当鸣笛的机动车注册车牌号与鸣笛的机动车 悬挂车牌号不相同时，判断为套牌车辆；
[0024] 步骤302、第二微处理器将套牌车辆的注册车牌号和悬挂车牌号通过W太网通信 电路模块和Internet网络传输给上位计算机，并将鸣笛的机动车经过笛音及车牌识别终端 的时间和车牌识别终端的安装地理位置传输给上位计算机，供车辆管理部口查看。
[0025] 上述的方法，其特征在于:步骤101中第一微处理器调用符号化处理模块将机动车 牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列bs的具体过程为：
[0026] 步骤1011、将机动车牌号文本信息从Ascn码转换到二进制码，得到一维向量as;
[0027] 步骤1012、根据公式bs = 2as-l对一维向量as进行乘2减1处理，得到值为-1和+1的 符号序列bs。
[00%]上述的方法，其特征在于:步骤102中第一微处理器调用跳时扩频处理模块并采用 跳时扩频方法对步骤101中产生的符号序列进行调制，得到发射端跳时扩频水印信号Cs的 具体过程为：
[00巧]步骤1021、生成伪随机序列q;
[0030] 步骤1022、对伪随机序列q采用Walsh序列发生器生成Walsh-化damard序列的扩频 信号V;
[0031] 步骤1023、根据公式
计扩频信号V进行跳时扩频处理，得 到发射端跳时扩频水印信号Cs;其中，cs(n)为发射端跳时扩频水印信号Cs的第n个元素，n的 取值为1~化，化为发射端跳时扩频水印信号Cs的维数;bs,m为符号序列bs的第m个元素，m的 取值为0~Ms-I, Ms为符号序列bs的维数;L为扩频信号V的维数。
[0032] 上述的方法，其特征在于:步骤103中驾驶员按下机动车鸣笛按钮时，第一微处理 器采用屯、理声学模型对步骤102中得到的发射端跳时扩频水印信号Cs进行滤波处理，获得 在听觉上不易察觉的待植入的水印信号W的具体过程为：
[0033] 步骤1031、第一微处理器对驾驶员按下机动车鸣笛按钮时产生的笛音信号X采用 在MPEG-I音频中使用的屯、理声学模型进行滤波处理，获得一掩蔽阔值；
[0034] 步骤1032、将步骤1031中获得的掩蔽阔值作为滤波器的输出相应，设计一全极点 滤波器
，并采用Levinson递推算法获得全极点滤波器G(Z) 的系数ai(i = l，2,…r)和bo,其中，r为全极点滤波器G(Z)的阶数且r的取值为3~15，z为对 连续时间系统采样得到的采样信号进行处理的空间域；
[0035] 步骤1033、采用步骤1032中设计的全极点滤波器G(Z)对步骤102中得到的发射端 跳时扩频水印信号Cs进行滤波处理，获得在听觉上不易察觉的待植入的水印信号W。
[0036] 上述的方法，其特征在于:步骤201中第二微处理器采用屯、理声学模型对植入水印 信号的机动车笛音信号y进行滤波处理，获得滤波处理后的含水印笛音信号e的具体过程 为：
[0037] 步骤2011、第二微处理器对植入水印信号的机动车笛音信号y采用在MPEG-I音频 中使用的屯、理声学模型进行滤波处理，获得一掩蔽阔值；
[0038] 步骤2012、将步骤2011中获得的掩蔽阔值作为滤波器的输出相应，设计一全零点 滤波器
丰采用Levinson递推算法获得全零点滤波器H (Z)的系数di(i = l，2,…U)和60,其中，U为全零点滤波器H(Z)的阶数且U的取值为3~15，z为 对连续时间系统采样得到的采样信号进行处理的空间域；
[0039] 步骤2013、采用步骤2012中设计的全零点滤波器H(Z)对植入水印信号的机动车笛 音信号y进行滤波处理，获得滤波处理后的含水印笛音信号e。
[0040] 上述的方法，其特征在于:步骤202中第二微处理器调用维纳滤波器滤波系数生成 模块对滤波处理后的含水印笛音信号e和预先存储在第二数据存储器中的校正车牌号文本 信息进行分析处理，得到对滤波处理后的含水印笛音信号e进行维纳滤波所需的维纳滤波 器的滤波系数的具体过程为：
[0041] 步骤2021、第二微处理器读取存储在第二数据存储器中的校正车牌号文本信息， 并调用符号化处理模块将校正车牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列br;
[0042] 步骤2022、第二微处理器调用跳时扩频处理模块并采用跳时扩频方法对步骤2021 中产生的符号序列进行调制，得到接收端跳时扩频水印信号。，其具体过程为：
[0043] 步骤20221、生成与步骤1021中相同的伪随机序列q;
[0044] 步骤20222、对伪随机序列q采用Walsh序列发生器生成Walsh-化damard序列的扩 频信号V;
[0045] 步骤20223、根据公：
频信号V进行跳时扩频处理，得 到接收端跳时扩频水印信号Cr;其中，Cr(n)为接收端跳时扩频水印信号Cr的第n个元素，n的 取值为1~Nr, Nr为接收端跳时扩频水印信号Cr的维数;br,m为符号序列br的第m个元素，m的 取值为0~Mr-I,Mr为符号序列br的维数;L为扩频信号V的维数；
[0046] 步骤2023、分别计算滤波处理后的含水印笛音信号0的自相关函数和接收端跳时 扩频水印信号。的自相关函数；
[0047] 步骤2024、构建 Wiener-Hopf 方程
[0048；
K
[0049]并求出Wiener-Hopf方程的解，得到维纳滤波器的系数A;;;"，其中，d)地化)为滤 波处理后的含水印笛音信号e的自相关函数，k=-2p，-2p+l，…，化-I，2p，瓷,.巧')为接收端跳 时扩频水印信号。的自相关函数，k/=-p，-p+l，…，p-l，p，p为维纳滤波器的阶数。
[0050] 上述的方法，其特征在于：步骤2021中第二微处理器调用符号化处理模块将校正 车牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列br的具体过程为：
[0051] 步骤20211、将校正车牌号文本信息从Ascn码转换到二进制码，得到一维向量ar; [0化2] 步骤20212、根据公式br = 2ar-l对一维向量ar进行乘2减1处理，得到值为-1和+1的 符号序列br。
[0053] 上述的方法，其特征在于:步骤205中第二微处理器将接收到的值为-1和+1的符号 序列转化为二进制序列的具体过程为:第二微处理器将接收到的值为-1和+1的符号序列中 的-1置为0,将接收到的值为-1和+1的符号序列中的+1置为1。
[0054] 本发明与现有技术相比具有W下优点：
[0055] 1、本发明套牌机动车识别系统的结构简单，设计合理，实现方便且成本低。
[0056] 2、本发明麦克风阵列接收到的笛音信号包含了道路周围的各类噪音，虽麦克风阵 列本身可W在一定程度上将噪音滤除，但为了能够准确提取出鸣笛车辆的车牌号，本发明 采用了扩频方法，使文本水印对于环境噪声攻击有较强的鲁棒性。
[0057] 3、本发明的套牌机动车识别方法，在步骤103中采用屯、理声学模型对步骤102中得 到的跳时扩频调制水印信号进行滤波处理，能够保证水印的知觉透明度，即水印的不可听 性，能够使在笛音信号中植入的水印信号对笛音的响度等特性影响较小，从听觉上不宜感 知。
[005引4、本发明套牌机动车识别方法的方法步骤简单，设计合理，实现方便。
[0059] 5、本发明的套牌机动车识别系统包括安装在机动车上的鸣笛发射终端、设置在公 路旁侧的笛音及车牌识别终端和设置在监控中屯、的监控计算机，难W破解及去除，不需要 后台数据库支撑，不需要大量交通数据和路网监控资料，识别快速准确，工作安全可靠。
[0060] 6、本发明的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0061] 综上所述，本发明设计合理，对于环境噪声攻击有较强的鲁棒性，难W破解及去 除，不需要数据库支持，识别快速准确，工作安全可靠，实用性强，使用效果好，便于推广使 用。
[0062] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0063] 图1为本发明套牌机动车识别系统的电路原理框图。
[0064] 图2为本发明待检测机动车牌号文本信息"陕A9B8E1"的符号序列bs的编码图。
[0065] 图3为本发明发射端跳时扩频水印信号Cs的编码图。
[0066] 图4A为本发明待植入的水印信号W的幅值图。
[0067] 图4B为本发明笛音信号X的幅值图。
[0068] 图4C为本发明植入水印信号的机动车笛音信号y的幅值图。
[0069] 图5为本发明校正车牌号文本信息"京C123AB"的符号序列br的编码图。
[0070] 图6为本发明接收端跳时扩频水印信号。的编码图。
[0071] 图7为本发明第二微处理器将接收到的值为-1和+1的符号序列转化为二进制序列 后的编码图。
[0072] 附图标记说明：
[0073] 1-发射系统. 1-1一第一微处理器.1-2 一第一数据存储器.
[0074] 1-3-数字卿趴； 2-接收系统； 2-1-第二微处理器；
[0075] 2-2-第二数据存储器；2-3-W太网通信电路模块；
[0076] 2-4-音频采集模块；2-5-视频采集模块；2-6-麦克风阵列；
[0077] 2-7-摄像头； 3-机动车鸣笛按钮；4-监控计算机。
【具体实施方式】
[0078] 如图1所示，本发明的套牌机动车识别系统，包括安装在机动车上的鸣笛发射终端 1、设置在公路旁侧的笛音及车牌识别终端2和设置在监控中屯、的监控计算机4,所述鸣笛发 射终端1包括第一微处理器1-1和与第一微处理器1-1相接且内部存储有机动车牌号文本信 息的第一数据存储器1-2,所述第一微处理器1-1的输入端与机动车鸣笛按钮3连接，所述第 一微处理器1-1的输出端接有用于对植入机动车牌号文本水印的笛音信号进行播放的数字 卿趴1-3;所述笛音及车牌识别终端2包括第二微处理器2-1和与第二微处理器2-1相接且内 部存储有车牌识别软件与车牌识别终端2的安装地理位置的第二数据存储器2-2, W及用于 通过Internet网络5与监控计算机4连接并通信的W太网通信电路模块2-3,所述第二微处 理器2-1的输入端接有音频采集模块2-4和视频采集模块2-5,所述音频采集模块2-4的输入 端接有用于获取植入机动车牌号文本水印的笛音信号的麦克风阵列2-6,所述视频采集模 块2-5的输入端接有用于获取套牌机动车图像的摄像头2-7。
[0079] 本实施例中，所述第一微处理器1-1和第二微处理器2-1均为DSP数字信号处理器。
[0080] 本发明的套牌机动车识别方法，包括W下步骤：
[0081] 步骤一、当驾驶员按下机动车鸣笛按钮3时，鸣笛发射终端1发射植入水印信号的 机动车笛音信号，笛音及车牌识别终端2对植入水印信号的机动车笛音信号进行采集；其 中，鸣笛发射终端1发射植入水印信号的机动车笛音信号的具体过程为：
[0082] 步骤101、第一微处理器1-1读取存储在第一数据存储器1-2中的机动车牌号文本 信息，并调用符号化处理模块将机动车牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列bs;
[0083] 本实施例中，步骤101中第一微处理器1-1调用符号化处理模块将机动车牌号文本 信息处理为值为-1和+1的符号序列bs的具体过程为：
[0084] 步骤1011、将机动车牌号文本信息从Ascn码转换到二进制码，得到一维向量as;
[0085] 按照国内普通车牌号编写规则，机动车牌号总共有7位字符，因包含汉字，每位字 符转换成二进制码后为16位，则最终形成一个112位的一维向量as;
[00化]步骤1012、根据公式bs = 2as-l对一维向量as进行乘2减1处理，得到值为-1和+1的 符号序列bs。根据公式bs = 2as-l能够获得值为-1和+1的符号序列bs;
[0087] 本实施例中，将待检测机动车牌号文本信息"陕A9B8E1"进行步骤101和步骤101的 处理，得到的待检测机动车牌号文本信息"陕A9B8E1"的符号序列bs的编码图如图2所示；
[0088] 步骤102、第一微处理器1-1调用跳时扩频处理模块并采用跳时扩频方法对步骤 101中产生的符号序列进行调制，得到发射端跳时扩频水印信号Cs;
[0089] 本实施例中，步骤102中第一微处理器1-1调用跳时扩频处理模块并采用跳时扩频 方法对步骤101中产生的符号序列进行调制，得到发射端跳时扩频水印信号Cs的具体过程 为：
[0090] 步骤1021、生成伪随机序列q;
[0091] 步骤1022、对伪随机序列q采用Walsh序列发生器生成Walsh-化damard序列的扩频 信号V;扩频信号V的元素值为-1或1:
[0092] 步骤1023、根据公5
对扩频信号V进行跳时扩频处理，得 到发射端跳时扩频水印信号Cs;其中，cs(n)为发射端跳时扩频水印信号Cs的第n个元素，n的 取值为1~化，化为发射端跳时扩频水印信号Cs的维数;bs,m为符号序列bs的第m个元素，m的 取值为0~Ms-I, Ms为符号序列bs的维数;L为扩频信号V的维数。
[0093] 本实施例中，对待检测机动车牌号文本信息"陕A9B8E1"的符号序列bs进行调制， 得到的发射端跳时扩频水印信号Cs的编码图如图3所示；
[0094] 步骤103、第一微处理器1-1采用屯、理声学模型对步骤102中得到的发射端跳时扩 频水印信号Cs进行滤波处理，获得在听觉上不易察觉的待植入的水印信号W;采用屯、理声学 模型对步骤102中得到的发射端跳时扩频水印信号Cs进行滤波处理，能够保证水印的知觉 透明度，即水印的不可听性，能够使在笛音信号中植入的水印信号对笛音的响度等特性影 响较小，从听觉上不宜感知；
[00M]本实施例中，步骤103中驾驶员按下机动车鸣笛按钮3时，第一微处理器1-1采用屯、 理声学模型对步骤102中得到的发射端跳时扩频水印信号Cs进行滤波处理，获得在听觉上 不易察觉的待植入的水印信号W的具体过程为：
[0096] 步骤1031、第一微处理器1-1对驾驶员按下机动车鸣笛按钮3时产生的笛音信号X 采用在MPEG-I音频中使用的屯、理声学模型进行滤波处理，获得一掩蔽阔值;具体实施时，所 采用的屯、理声学模型参见IS0/CEI标准11172-3:1993(F)，卵.122-128;
[0097] 步骤1032、将步骤1031中获得的掩蔽阔值作为滤波器的输出相应，设计一全极点 滤波器
并采用Levinson递推算法获得全极点滤波器G(Z) 的系数ai(i = l，2,…r)和bo,其中，r为全极点滤波器G(Z)的阶数且r的取值为3~15，z为对 连续时间系统采样得到的采样信号进行处理的空间域；
[0098] 步骤1033、采用步骤1032中设计的全极点滤波器G(Z)对步骤102中得到的发射端 跳时扩频水印信号Cs进行滤波处理，获得在听觉上不易察觉的待植入的水印信号W。
[0099] 步骤104、将待植入的水印信号W与笛音信号X进行叠加，得到植入水印信号的机动 车笛音信号y，并通过数字卿趴1 -3播放；
[0100] 本实施例中，待植入的水印信号W的幅值图如图4A所示，笛音信号X的幅值图如图 4B所示，植入水印信号的机动车笛音信号y的幅值图如图4C所示；
[0101] 笛音及车牌识别终端2对植入水印信号的机动车笛音信号进行采集的具体过程 为:麦克风阵列2-6获取植入机动车牌号文本水印的笛音信号并滤噪，音频采集模块2-4对 麦克风阵列2-6输出的植入机动车牌号文本水印的笛音信号进行采集并传输给第二微处理 器 2-1;
[0102] 当鸣笛的机动车经过笛音及车牌识别终端2时，笛音及车牌识别终端2对经过的机 动车所挂车牌的车牌信号进行采集，具体过程为:摄像头2-7获取鸣笛的机动车所挂车牌的 车牌图像，视频采集模块2-5对摄像头2-7输出的鸣笛的机动车所挂车牌的车牌图像进行采 集并传输给第二微处理器2-1;同时，第二微处理器2-1对鸣笛的机动车经过笛音及车牌识 别终端2的时间进行记录并储存于第二数据存储器2-2中；
[0103] 步骤二、首先，笛音及车牌识别终端2提取植入机动车牌号文本水印的笛音信号中 的水印信号，获得鸣笛的机动车注册车牌号;然后，笛音及车牌识别终端2对鸣笛的机动车 所挂车牌的车牌图像进行分析处理，获得鸣笛的机动车悬挂车牌号;具体过程为：
[0104] 步骤201、第二微处理器2-1采用屯、理声学模型对植入水印信号的机动车笛音信号 y进行滤波处理，获得滤波处理后的含水印笛音信号e;
[0105] 本实施例中，步骤201中第二微处理器2-1采用屯、理声学模型对植入水印信号的机 动车笛音信号y进行滤波处理，获得滤波处理后的含水印笛音信号e的具体过程为：
[0106] 步骤2011、第二微处理器2-1对植入水印信号的机动车笛音信号y采用在MPEG-I音 频中使用的屯、理声学模型进行滤波处理，获得一掩蔽阔值;具体实施时，所采用的屯、理声学 模型参见 IS0/CEI 标准 11172-3:1993(F), PP. 122-128;
[0107] 步骤2012、将步骤2011中获得的掩蔽阔值作为滤波器的输出相应，设计一全零点 滤波器
f采用Levinson递推算法获得全零点滤波器H (Z)的系数di(i = l，2,…U)和60,其中，U为全零点滤波器H(Z)的阶数且U的取值为3~15，z为 对连续时间系统采样得到的采样信号进行处理的空间域；
[0108] 步骤2013、采用步骤2012中设计的全零点滤波器H(Z)对植入水印信号的机动车笛 音信号y进行滤波处理，获得滤波处理后的含水印笛音信号e。
[0109] 步骤202、第二微处理器2-1调用维纳滤波器滤波系数生成模块对滤波处理后的含 水印笛音信号e和预先存储在第二数据存储器2-2中的校正车牌号文本信息进行分析处理， 得到对滤波处理后的含水印笛音信号e进行维纳滤波所需的维纳滤波器的滤波系数；
[0110] 本实施例中，步骤202中第二微处理器2-1调用维纳滤波器滤波系数生成模块对滤 波处理后的含水印笛音信号e和预先存储在第二数据存储器2-2中的校正车牌号文本信息 进行分析处理，得到对滤波处理后的含水印笛音信号e进行维纳滤波所需的维纳滤波器的 滤波系数的具体过程为：
[0111] 步骤2021、第二微处理器2-1读取存储在第二数据存储器2-2中的校正车牌号文本 信息，并调用符号化处理模块将校正车牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列br;
[0112] 本实施例中，步骤2021中第二微处理器2-1调用符号化处理模块将校正车牌号文 本信息处理为值为-1和+1的符号序列br的具体过程为：
[0113] 步骤20211、将校正车牌号文本信息从Ascn码转换到二进制码，得到一维向量ar;
[0114] 按照国内普通车牌号编写规则，机动车牌号总共有7位字符，因包含汉字，每位字 符转换成二进制码后为16位，则最终形成一个112位的一维向量ar;
[0115] 步骤20212、根据公式br = 2ar-l对一维向量ar进行乘2减1处理，得到值为-1和+1的 符号序列br。根据公式br = 2ar-l能够获得值为-1和+1的符号序列br;
[0116] 本实施例中，将校正车牌号文本信息"京C123AB"进行步骤2021的处理，得到的校 正车牌号文本信息"京C123AB"的符号序列br的编码图如图5所示；
[0117] 步骤2022、第二微处理器2-1调用跳时扩频处理模块并采用跳时扩频方法对步骤 2021中产生的符号序列进行调制，得到接收端跳时扩频水印信号。，其具体过程为：
[0118] 步骤20221、生成与步骤1021中相同的伪随机序列q;
[0119] 步骤20222、对伪随机序列q采用Walsh序列发生器生成Walsh-化damard序列的扩 频信号V;
[0120] 步骤20223、根据公5
计扩频信号v进行跳时扩频处理，得 到接收端跳时扩频水印信号Cr;其中，Cr(n)为接收端跳时扩频水印信号Cr的第n个元素，n的 取值为1~Nr, Nr为接收端跳时扩频水印信号Cr的维数;br,m为符号序列br的第m个元素，m的 取值为0~Mr-I,Mr为符号序列br的维数;L为扩频信号V的维数；
[0121] 本实施例中，对校正车牌号文本信息"京C123AB"的符号序列br进行调制，得到的 接收端跳时扩频水印信号Cr的编码图如图6所示；
[0122] 步骤2023、分别计算滤波处理后的含水印笛音信号0的自相关函数和接收端跳时 扩频水印信号。的自相关函数；
[0123] 步骤2024、构建 Wiener-Hopf 方程
[0124：
-K - h_
[0125]并求出Wiener-化Pf方程的解，得到维纳滤波器的系数，其中，(I)Pe化)为滤 ? * ? _ K _ 波处理后的含水印笛音信号e的自相关函数，k = -2p，-2p+l，…，化-l，2p，4换')为接收端跳 时扩频水印信号。的自相关函数，k/=-p，-p+i，…，p-i，p，p为维纳滤波器的阶数。
[01%]步骤203、第二微处理器2-1采用步骤202中得到的维纳滤波器的滤波系数对滤波 处理后的含水印笛音信号e进行维纳滤波处理，获得维纳滤波输出信号
[0127] 步骤204、第二微处理器2-1对维纳滤波输出信号跨进行相关解调，获得接收到的 值为-1和+1的符号序列；
[0128] 具体实施时，采用步骤20222生成的扩频信号V对维纳滤波输出信号6,进行相关解 调；
[0129] 步骤205、第二微处理器2-1将接收到的值为-1和+1的符号序列转化为二进制序 列，再将二进制序列转化为文本信息，获得鸣笛的机动车注册车牌号，并储存于第二数据存 储器2-2中；
[0130] 本实施例中，步骤205中第二微处理器2-1将接收到的值为-1和+1的符号序列转化 为二进制序列的具体过程为:第二微处理器2-1将接收到的值为-1和+1的符号序列中的-1 置为0，将接收到的值为-1和+1的符号序列中的+1置为1。
[0131] 本实施例中，第二微处理器2-1将接收到的值为-I和+1的符号序列转化为二进制 序列后的编码图如图7所示；
[0132] 步骤206、第二微处理器2-1调用存储在第二数据存储器2-2内的车牌识别软件，对 其接收到的鸣笛的机动车所挂车牌的车牌图像进行分析处理，获得鸣笛的机动车悬挂车牌 号，并储存于第二数据存储器2-2中；
[0133] 步骤=、套牌机动车识别，具体过程为：
[0134] 步骤301、第二微处理器2-1将其在步骤205中获得的鸣笛的机动车注册车牌号与 步骤206中获得的鸣笛的机动车悬挂车牌号进行比对，当鸣笛的机动车注册车牌号与鸣笛 的机动车悬挂车牌号相同时，判断为非套牌车辆；当鸣笛的机动车注册车牌号与鸣笛的机 动车悬挂车牌号不相同时，判断为套牌车辆；
[0135] 步骤302、第二微处理器2-1将套牌车辆的注册车牌号和悬挂车牌号通过W太网通 信电路模块2-3和Internet网络5传输给上位计算机，并将鸣笛的机动车经过笛音及车牌识 别终端2的时间和车牌识别终端2的安装地理位置传输给上位计算机，供车辆管理部口查 看。
[0136] W上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对W上实施例所作的任何简单修改、变更W及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 一种套牌机动车识别系统，其特征在于:包括安装在机动车上的鸣笛发射终端（1)、 设置在公路旁侧的笛音及车牌识别终端(2)和设置在监控中心的监控计算机(4)，所述鸣笛 发射终端（1)包括第一微处理器(1-1)和与第一微处理器(1-1)相接且内部存储有机动车牌 号文本信息的第一数据存储器(1-2)，所述第一微处理器(1-1)的输入端与机动车鸣笛按钮 (3)连接，所述第一微处理器（1-1)的输出端接有用于对植入机动车牌号文本水印的笛音信 号进行播放的数字喇叭（1-3);所述笛音及车牌识别终端(2)包括第二微处理器(2-1)和与 第二微处理器(2-1)相接且内部存储有车牌识别软件与车牌识别终端(2)的安装地理位置 的第二数据存储器(2-2)，以及用于通过Internet网络(5)与监控计算机(4)连接并通信的 以太网通信电路模块(2-3)，所述第二微处理器(2-1)的输入端接有音频采集模块(2-4)和 视频采集模块(2-5 )，所述音频采集模块(2-4)的输入端接有用于获取植入机动车牌号文本 水印的笛音信号的麦克风阵列(2-6 )，所述视频采集模块(2-5)的输入端接有用于获取套牌 机动车图像的摄像头(2-7)。2. 按照权利要求1所述的一种套牌机动车识别系统，其特征在于：所述第一微处理器 (1-1)和第二微处理器(2-1)均为DSP数字信号处理器。3. -种利用如权利要求1所述套牌机动车识别系统进行套牌机动车识别的方法，其特 征在于该方法包括以下步骤： 步骤一、当驾驶员按下机动车鸣笛按钮(3)时，鸣笛发射终端（1)发射植入水印信号的 机动车笛音信号，笛音及车牌识别终端(2)对植入水印信号的机动车笛音信号进行采集;其 中，鸣笛发射终端(1)发射植入水印信号的机动车笛音信号的具体过程为： 步骤101、第一微处理器（1-1)读取存储在第一数据存储器（1-2)中的机动车牌号文本 信息，并调用符号化处理模块将机动车牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列bs; 步骤102、第一微处理器（1-1)调用跳时扩频处理模块并采用跳时扩频方法对步骤101 中产生的符号序列进行调制，得到发射端跳时扩频水印信号Cs; 步骤103、第一微处理器（1-1)采用心理声学模型对步骤102中得到的发射端跳时扩频 水印信号Cs进行滤波处理，获得在听觉上不易察觉的待植入的水印信号w; 步骤104、将待植入的水印信号w与笛音信号X进行叠加，得到植入水印信号的机动车笛 音信号y，并通过数字喇叭（1 -3)播放； 笛音及车牌识别终端（2)对植入水印信号的机动车笛音信号进行采集的具体过程为： 麦克风阵列（2-6)获取植入机动车牌号文本水印的笛音信号并滤噪，音频采集模块(2-4)对 麦克风阵列（2-6)输出的植入机动车牌号文本水印的笛音信号进行采集并传输给第二微处 理器(2-1); 当鸣笛的机动车经过笛音及车牌识别终端(2)时，笛音及车牌识别终端(2)对经过的机 动车所挂车牌的车牌信号进行采集，具体过程为:摄像头(2-7)获取鸣笛的机动车所挂车牌 的车牌图像，视频采集模块(2-5)对摄像头(2-7)输出的鸣笛的机动车所挂车牌的车牌图像 进行采集并传输给第二微处理器(2-1);同时，第二微处理器(2-1)对鸣笛的机动车经过笛 音及车牌识别终端(2)的时间进行记录并储存于第二数据存储器(2-2)中； 步骤二、首先，笛音及车牌识别终端(2)提取植入机动车牌号文本水印的笛音信号中的 水印信号，获得鸣笛的机动车注册车牌号;然后，笛音及车牌识别终端(2)对鸣笛的机动车 所挂车牌的车牌图像进行分析处理，获得鸣笛的机动车悬挂车牌号;具体过程为： 步骤201、第二微处理器(2-1)采用心理声学模型对植入水印信号的机动车笛音信号y 进行滤波处理，获得滤波处理后的含水印笛音信号β; 步骤202、第二微处理器(2-1)调用维纳滤波器滤波系数生成模块对滤波处理后的含水 印笛音信号β和预先存储在第二数据存储器(2-2)中的校正车牌号文本信息进行分析处理， 得到对滤波处理后的含水印笛音信号β进行维纳滤波所需的维纳滤波器的滤波系数； 步骤203、第二微处理器(2-1)采用步骤202中得到的维纳滤波器的滤波系数对滤波处 理后的含水印笛音信号β进行维纳滤波处理，获得维纳滤波输出信号δ " 步骤204、第二微处理器(2-1)对维纳滤波输出信号&?:进行相关解调，获得接收到的值 为-1和+1的符号序列； 步骤205、第二微处理器(2-1)将接收到的值为-1和+1的符号序列转化为二进制序列， 再将二进制序列转化为文本信息，获得鸣笛的机动车注册车牌号，并储存于第二数据存储 器(2-2)中； 步骤206、第二微处理器(2-1)调用存储在第二数据存储器(2-2)内的车牌识别软件，对 其接收到的鸣笛的机动车所挂车牌的车牌图像进行分析处理，获得鸣笛的机动车悬挂车牌 号，并储存于第二数据存储器(2-2)中； 步骤三、套牌机动车识别，具体过程为： 步骤301、第二微处理器(2-1)将其在步骤205中获得的鸣笛的机动车注册车牌号与步 骤206中获得的鸣笛的机动车悬挂车牌号进行比对，当鸣笛的机动车注册车牌号与鸣笛的 机动车悬挂车牌号相同时，判断为非套牌车辆；当鸣笛的机动车注册车牌号与鸣笛的机动 车悬挂车牌号不相同时，判断为套牌车辆； 步骤302、第二微处理器(2-1)将套牌车辆的注册车牌号和悬挂车牌号通过以太网通信 电路模块(2-3)和Internet网络(5)传输给上位计算机，并将鸣笛的机动车经过笛音及车牌 识别终端(2)的时间和车牌识别终端(2)的安装地理位置传输给上位计算机，供车辆管理部 门查看。4. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于:步骤101中第一微处理器(1-1)调用符号化 处理模块将机动车牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列b s的具体过程为： 步骤1011、将机动车牌号文本信息从ASCII码转换到二进制码，得到一维向量as; 步骤1012、根据公式bs = 2as-l对一维向量as进行乘2减1处理，得到值为-1和+1的符号 序列bs。5. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于:步骤102中第一微处理器(1-1)调用跳时扩 频处理模块并采用跳时扩频方法对步骤101中产生的符号序列进行调制，得到发射端跳时 扩频水印信号Cs的具体过程为： 步骤1021、生成伪随机序列q; 步骤1022、对伪随机序列q采用Walsh序列发生器生成Walsh-Hadamard序列的扩频信号 V； 步骤1023、根据公式对扩频信号v进行跳时扩频处理，得到发 射端跳时扩频水印信号cs;其中，cs(n)为发射端跳时扩频水印信号cs的第η个元素，η的取值 为1~Ns，Ns为发射端跳时扩频水印信号Cs的维数;bs,m为符号序列bs的第m个元素，m的取值 为0~MS-1，MS为符号序列匕的维数;L为扩频信号v的维数。6. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于:步骤103中驾驶员按下机动车鸣笛按钮(3) 时，第一微处理器（1-1)采用心理声学模型对步骤102中得到的发射端跳时扩频水印信号 Cs 进行滤波处理，获得在听觉上不易察觉的待植入的水印信号w的具体过程为： 步骤1031、第一微处理器（1-1)对驾驶员按下机动车鸣笛按钮(3)时产生的笛音信号X 采用在MPEG-1音频中使用的心理声学模型进行滤波处理，获得一掩蔽阈值； 步骤1032、将步骤1031中获得的掩蔽阈值作为滤波器的输出相应，设计一全极点滤波 器并采用Levinson递推算法获得全极点滤波器G(z)的系 数ai (i = 1，2，…r)和bo，其中，r为全极点滤波器G(z)的阶数且r的取值为3~15，z为对连续 时间系统采样得到的采样信号进行处理的空间域； 步骤1033、采用步骤1032中设计的全极点滤波器G(z)对步骤102中得到的发射端跳时 扩频水印信号Cs进行滤波处理，获得在听觉上不易察觉的待植入的水印信号w。7. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于:步骤201中第二微处理器(2-1)采用心理声 学模型对植入水印信号的机动车笛音信号y进行滤波处理，获得滤波处理后的含水印笛音 信号邱勺具体过程为： 步骤2011、第二微处理器(2-1)对植入水印信号的机动车笛音信号y采用在MPEG-1音频 中使用的心理声学模型进行滤波处理，获得一掩蔽阈值； 步骤2012、将步骤2011中获得的掩蔽阈值作为滤波器的输出相应，设计一全零点滤波 器并采用Levinson递推算法获得全零点滤波器H(z)的 系数di(i = l，2,…u)和e〇,其中，u为全零点滤波器H(z)的阶数且u的取值为3~15，z为对连 续时间系统采样得到的采样信号进行处理的空间域； 步骤2013、采用步骤2012中设计的全零点滤波器H( z)对植入水印信号的机动车笛音信 号y进行滤波处理，获得滤波处理后的含水印笛音信号β。8. 按照权利要求5所述的方法，其特征在于:步骤202中第二微处理器(2-1)调用维纳滤 波器滤波系数生成模块对滤波处理后的含水印笛音信号β和预先存储在第二数据存储器 (2-2)中的校正车牌号文本信息进行分析处理，得到对滤波处理后的含水印笛音信号β进行 维纳滤波所需的维纳滤波器的滤波系数的具体过程为： 步骤2021、第二微处理器(2-1)读取存储在第二数据存储器(2-2)中的校正车牌号文本 信息，并调用符号化处理模块将校正车牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列br; 步骤2022、第二微处理器（2-1)调用跳时扩频处理模块并采用跳时扩频方法对步骤 2021中产生的符号序列进行调制，得到接收端跳时扩频水印信号cr，其具体过程为： 步骤20221、生成与步骤1021中相同的伪随机序列q; 步骤20222、对伪随机序列q采用Walsh序列发生器生成Walsh-Hadamard序列的扩频信 号V; 步骤20223、根据公式^扩频信号v进行跳时扩频处理，得到接 收端跳时扩频水印信号cr;其中，cr(n)为接收端跳时扩频水印信号cr的第η个元素，η的取值 为1~Nr，Nr为接收端跳时扩频水印信号cr的维数;br,m为符号序列b r的第m个元素，m的取值 为0~Mr-1，Mr为符号序列br的维数;L为扩频信号V的维数； 步骤2023、分别计算滤波处理后的含水印笛音信号β的自相关函数和接收端跳时扩频 水印信号Cr的自相关函数； 步骤2024、构建Wiener-Hopf方程并求出Wiener-Hopf方程的解，得到维纳滤波器的系！，其中，Φ ffi(k)为滤波处 理后的含水印笛音信号β的自相关函数，k = -2p，-2p+l，…，2p-l，2p，〇')为接收端跳时扩 频水印信号Cr的自相关函数，V = -p，-p+1，…，p-1，p，P为维纳滤波器的阶数。9. 按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤2021中第二微处理器(2-1)调用符号 化处理模块将校正车牌号文本信息处理为值为-1和+1的符号序列b r的具体过程为： 步骤20211、将校正车牌号文本信息从ASCII码转换到二进制码，得到一维向量ar; 步骤20212、根据公式br = 2ar-l对一维向量ar进行乘2减1处理，得到值为-1和+1的符号 序列br。10. 按照权利要求8所述的方法，其特征在于:步骤205中第二微处理器(2-1)将接收到 的值为-1和+1的符号序列转化为二进制序列的具体过程为:第二微处理器(2-1)将接收到 的值为-1和+1的符号序列中的-1置为〇,将接收到的值为-1和+1的符号序列中的+1置为1。
【文档编号】G08G1/017GK105957350SQ201610367585
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】鱼海涛
【申请人】西安科技大学