专利名称：嵌入式一体化车牌辨识仪的制作方法
所属领域本发明为车牌辨识设备，属于模式识别领域。
背景技术：
智能交通系统(ITS)是新近产生的一个概念，指计算机技术和传统交通管理方法相结合，实现传统交通管理项目的自动化或计算机辅助，或者拓展一些传统交通中难以实现的管理项目。由于汽车牌照是分辨、注册、管理汽车的最重要手段，车牌辨识就成为智能交通系统的关键技术和基础。目前市场上其它的车牌辨识系统基本采用“摄像头—采集卡—计算机(工控机)”结构，实际上是识别软件和通用图像设备的结合。这种系统结构复杂，成本高昂，安装不便，维护困难；软件的运行需要操作系统的支持，降低了系统的稳定性。车牌辨识系统需要在不同的光照条件下运行，必须有光线适应性。传统系统采用的是通用摄像机，其自动调光方式是以图像最能为人眼接受为目的的，而非专为车牌识别设计的，在某些特定环境下不适合车牌识别，使此时段的车牌无法识别，影响整个系统的总体效果。
发明内容
1.本发明采用了嵌入式、一体化的体系结构。如图1所示，系统集成了摄像设备模块、图像采集模块、车牌辨识模块、接口模块、照明电路和控制中心。摄像设备实时输出8位图像灰度数据和行、场、点时钟信号，辨识仪接收到触发信号以后，控制中心命令图像采集模块采集当前帧的图像；图像采集模块根据同步信号将最先到达完整一场图像灰度数据记录在存储器中，然后通知控制中心“采集完毕”；控制中心将数据总线交给车牌辨识模块使用，命令其开始处理，车牌辨识模块从原始图像数据中识别出号码和车牌图像，分别在存储器中以ASCII码格式和JPEG格式存储，然后通知控制中心“辨识完毕”；控制中心即操纵接口模块将图片和号码数据组织成可供串口发送的报文，并发送给用户软件或系统，完成整个辨识过程。所有这些模块被集成在一起，用户无需装备摄像机、采集卡等其它设备就可以得到最终的辨识结果。控制中心还从车牌辨识模块得到图像暴光水平的反馈，对摄像设备的快门速度进行自动调节，必要时启动照明，予以补光。
2.本发明采用“牌照效果优先方式”实现数字调光。调光电路结构如图2所示在摄像设备中，CCD成像芯片是摄像机的主要设备，它通过电荷耦合方式将光强信号转变为电压信号，并叠加一些表示感光位置的同步信息，形成模拟视频信号；CCD控制芯片生成成像芯片正常工作需要的一些时钟信号，并可设定成像芯片的工作参数，包括快门时间、增益控制。控制芯片提供外部控制信号接口，可以通过sc引脚控制快门；微处理机通过两个引脚p1、p2信号分别控制模拟开关s1和s2，以达到调整暴光的目的，当暴光合适时，p1和p2都输出低电平，模拟开关s1、s2都截止，sc端的电压就是由电阻R1和R2分压产生，快门时间保持不变；当p1输出高电平，s1导通，sc点电压被拉至电源VCC，快门时间减慢，暴光量增加；当p2输出高电平，s2导通，sc点电压被拉至地线GND，快门时间加快，暴光量减少；p1和p2不会同时为高。摄像控制微处理机与主板DSP系统有串行通信信道，可以从主板获取暴光信息，实现CCD暴光量的调节。主板DSP系统获取数字图像后，首先定位出车牌的区域，然后对该区域图像进行对比度和亮度信息，如果发现车牌图片不利于识别车牌号码，则进一步分析原因，即是由于暴光过度还是暴光不足，然后通过串行信道向摄像控制微处理机发送相应的调光指令。
本发明一体化结构的优点在于a.安装维护方便本辨识仪是一个整体的产品，用户只需将其固定在使用现场即可，既无需安装其它设备，也不需要其它软件的驱动；b.可靠性高本发明是一个专用系统，并采用了多项故障预防和自恢复措施，平均无故障工作时间达到20000小时。
c.低成本、低功耗。
图1为嵌入式一体化车牌辨识仪的功能模块示意2为嵌入式一体化车牌辨识仪的调光电路示意3为嵌入式一体化车牌辨识仪的图像拍摄效果实例图4为嵌入式一体化车牌辨识仪的安装方式示意图
具体实施例方式本发明的工作过程如下首先通过对数字图像的分析，可以将摄像设备的暴光调节到最有利于车牌识别的水平，并且在需要的时候进行照明补光，从而保证辨识仪可以在各种光线环境下的识别效果。例如，由于车牌由反光材料制成，在夜间人工照明条件下，拍照亮度会大大高于车体亮度，此时普通摄像机会依照整幅画面进行调光，造成车牌部分暴光过度；本发明则可将暴光调节到合适的水平，得到如图3所示的图片。另外，辨识仪采用的是高速暴光方式，可以适应比较高的车速，可以应用于包括高速公路超速监察的各种场合。
本发明应用于高速公路超速监察系统会提高系统的运行效率，降低执法人员的工作强度。安装在路段上的辨识仪识别过往车辆的车牌号码，并与测速设备测得的车速信息一同送往收费卡口，由管理软件整理出超速车辆的车牌号码，生成超速数据库；安装在收费卡口的辨识仪识别出每一辆通过该收费口的车辆的号码，送交管理软件；如果这辆车在被监控路段上有超速行为，管理软件将驱动警报装置以提醒执法人员对违章车辆实施处罚。
本发明对环境有很强的适应性，通过选用不同的成像镜头，可以从各种角度各距离辨识车牌，以25mm镜头为例，应该按照图4方法安装本辨识仪可安装在车道的一侧，尽量靠近车道以获得合适的拍摄角度，但应注意本发明为不易被通过车辆刮蹭，还应安装在离地面0.5米以上的高度。本辨识仪还配有触发线圈，触发线圈安置在车道地面下，触发线圈应距辨识仪约为7-12米最佳为11米的距离，这样可使本辨识仪的视野能够获得覆盖约3米宽的范围。
本发明由于采用DSP芯片作为识别算法的运行硬件平台，是照明、镜头、摄像头和DSP电路形成一体化的结构形式，与通常的车牌识别系统不同，它不需计算机即可实现车牌图像的采集和识别，具有识别性能高、结构紧凑、环境适应性强、安装维护简单等特点。不需改变目前已有的交通管理系统，本发明即可添加并运用于各类管理系统中，从而使整个系统更加强大，管理更加有效。
本发明是车牌智能辨识系统，除具有车牌号码识别系统的功能外，本发明还可以根据车牌的字符识别结果或对两幅车牌图片进行图像匹配两种方法来验证车牌，即判断本辨识仪所拍摄的车辆是否为指定号牌的车辆，或判断本辨识仪拍摄的车辆的车牌是否与指定的车牌图片为同一车牌。
车牌图片匹配功能可以用于辨识污损严重的车牌，此时无法通过识别获得车牌号码，但是可以通过车牌图像匹配判断两个车牌图像是否为同一车牌。
本辨识仪是嵌入式系统，以数字处理芯片(DSP)作为算法运行的硬件平台，所有算法固化在硬件之中，因此可以脱离计算机实现其功能，使本辨识仪具有极高的系统稳定性，并获得更广阔的应用空间。
本辨识仪是一体化的系统，它集成了车牌辨识系统所必须的所有硬件和软件，不再需辅助的设备即可完成其功能。在硬件上，本辨识仪集成了可控照明灯、镜头、电子快门、成像模块、数字信号处理器(DSP)、存储器(数 据和程序存储器)、通信模块、温控模块、协调控制单片机等；在软件上，本辨识仪集成了车牌定位、车牌字符切分、车牌字符识别、车牌图像匹配等算法。一体化的结构形式使得本设备降低了对环境的要求，可以很容易安装、调试。
本发明的技术特点；1.采用OCR技术，进行车牌号码识别，并辅以图像匹配技术，对污损严重的车牌进行辨识，使本设备达到很高的辨识率，同时使设备的总车牌辨识率不再严重依赖于车牌质量。
2.识别软件识别速度为0.5秒，识别速度可与PC版软件相媲美。
3.可以根据拍摄图像中车牌的效果自动调整快门速度和曝光强度，并且在夜晚可以自动开启补光照明，可以适应清晨、正午、傍晚、夜晚、夕照、车辆大灯等各种不同光照环境的影响。
4.由于本设备是嵌入式系统，其功耗、体积很小，容易实现对其温度的调控。因此通过采取措施，可以适应很宽的温度范围，同时具有很好的防雨、雪、高湿的能力。
5.可以适应很高的车速。
6.具有相对于应用系统的独立性，只通过数据通信接口与应用系统发生关系。
7.具有很高的系统可靠性，由于采取了防死锁措施和自恢复技术，本设备不存在死机现象。
本发明的应用领域车牌号码识别系统是智能交通最基本的组成构件之一。以本车牌号码识别为基础，可以对车辆进行自动登记、验证、监视、报警，进而可以应用在多种场合，如高速公路收费系统；道口、卡口监控系统；小区、停车场收费、监控系统；车流统计、引导系统等。主要应用范围为1.高速公路收费、监控管理2.小区、停车场管理3.城市道路监控、违章管理4.车牌登录、验证5.车流统计、安全管理
权利要求
1.一种由摄像设备、图像采集模块、车牌辨识模块、接口模块、照明设备、控制中心构成的嵌入式一体化车牌辨识仪，其特征在于接收触发信号的控制中心分别于照明设备、摄像设备、图像采集模块、车牌辨识模块、接口模块连接；摄像设备与图像采集模块及接口模块连接；图像采集模块与车牌辨识模块连接；车牌辨识模块与接口模块连接；接口模块将数据发送给用户软件和系统。
2.根据权利要求1所述的嵌入式一体化车牌辨识仪，其特征在于摄像设备有CCD成像芯片、CCD控制芯片、分压电阻R1和R2、模拟开关s1和s2、摄像控制由处理机及视频信号模拟数字转换器构成；其连接方式如下由数字信号处理器(DSP)连接摄像控制微处理机；该处理机通过p1引脚连接开关s1的控制端，p2引脚连接开关s2的控制端；s1和s2分别与分压电阻R1和R2并联；它们有一个公共端共同连接到CCD控制芯片的sc引脚；另一端分别连接到电源(VCC)和地(GND)；CCD控制芯片连接CCD成像芯片，CCD成像芯片产生模拟视频信号通过接口模块传至用户系统，CCD成像芯片连接视频信号模拟数字转换器，该转换器与DSP系统连接将数字视频数据传至图像采集模块。
3.根据权利要求1所述的嵌入式一体化车牌辨识仪，其特征在于主板DSP系统获取数字图像后，首先定位出车牌的区域，然后对该区域图像进行对比度和亮度分析，在发现车牌图片不利于识别车牌号码时，则进一步分析原因，即是由于暴光过度还是暴光不足，然后通过串行信道向摄像控制微处理机发送相应的调光指令，由微处理机通过对s1和s2的控制实现摄像设备快门速度的调节，使拍摄到的图像中，车牌部分清晰、易于辨识。
全文摘要
嵌入式一体化车牌辨识仪为车牌辨识设备，属于模式识别领域。该设备采用OCR+车牌图像匹配两项核心技术，实现车牌号码识别和车牌匹配两项功能，对不同光照具有很强的适应能力，且不依赖于车牌质量，在夜间还可自动开启补光照明，无需人工参与。该辨识仪还具有内部视频触发和外部信号触发两种方式，适应各种应用场合。本发明的硬件以数字信号处理器(DSP芯片)作为识别算法的平台，照明、镜头、摄像头和硬件电路为一体化的结构，识别性能高、适应性强、安装维护简单。本发明适用于高速公路收费、监控，城市道路监控、电子警察，小区、停车场管理，车流统计、违章管理，车牌登录、验证等。
文档编号G06K9/32GK1420041SQ01139959
公开日2003年5月28日 申请日期2001年11月21日 优先权日2001年11月21日
发明者尹绪凯, 刘迎建, 黄山松, 马晓丽, 沈嘉励, 张学亮, 高庆宏 申请人:北京汉王科技有限公司