专利名称：用于交通征费稽查系统的车牌识别仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及模式识别技术领域，具体涉及一种车牌识别技术。(二) 背景技术车牌识别技术是一项典型的模式识别课题，属于光学字符识别的一个子课题，与其他的OCR(光学字符识别)课题具有很多共同的特征。通过对车辆的图像抓拍，从车辆图像中定位 车牌区域，对车牌区域进行字符的分割，对单个字符进行光学字符识别，最后获得车辆的车 牌号码字符串，以此字符串作为描述该车辆图像的一个关键信息进行数据(图片)的存贮、査 询、记录等。而我国的车牌识别技术还不是很成熟，尤其是能够成为独立系统的产品少之又少。目前 我国的交通征费稽查等事宜均是由人工来完成，工作量大同时难度高。因此市场上非常亟需 一种成熟的用于交通征费稽查系统的车牌识别仪器。(三) 发明内容本实用新型的目的在于提供一种可迅速抓拍到高速行使中的车牌图像信号，经视频信号 采集器处理后，自动进行车牌识别，处理过程时间短，识别率高的用于交通征费稽査系统的 车牌识别仪。本实用新型的目的是这样实现的它包括传感器、摄像机、釆集单元、数据处理单元和 存储单元，采集单元包括视频A/D转换单元、数字视频采集单元和总线单元，传感器电信号 连接摄像机，摄像机电信号连接视频A/D转换单元，视频A/D转换单元、数字视频采集单元 和数据处理单元分别通过总线单元电信号连接，数字视频采集单元与存储单元相互电信号连 接，数字视频采集单元电信号连接数据处理单元。本实用新型还有这样一些技术特征1、 所述的数字视频采集单元与数据处理单元之间通过串行通讯单元电信号连接；2、 所述的视频M)转换单元电信号连接总线单元，数字视频采集单元和数据处理单元 分别与总线单元相互电信号连接；3、 所述的数字视频采集单元先电信号连接视频缓冲FIFO存储器，再由视频缓冲FIFO存储器电信号连接总线单元；4、 所述的数据处理单元为PC机，总线单元为PCI总线，视频A/D转换单元包括视频解 码芯片SA1、接口J1、晶振0R1和电容C17-C18，视频解码芯片SA1的数据输出端 连接视频缓冲FIFO存储器CY1的数据输入端，视频缓冲FIFO存储器CY1的数据输出端连接PCI总线和PC机；数字视频采集单元包括DSP数字信号处理器Tl 、开关 Sl-S2、电阻R28、电阻R31-R32、电容E13-E15、电容E100-E101、电感U、电感 L3、芯片TPS1 、晶振OR2和电容C17-C18，开关Sl连接数字信号处理器Tl的MP/MC 端，电阻R28为上拉电阻，开关S2、电阻R31和电容E13连接数字信号处理器Tl 的RS端，数字信号处理器T1的输出端连接存储芯片IC11和串行通讯单元，串行通 讯单元包括串行通讯芯片MAX1和电容C50、 E51-E55，数字视频釆集单元的输出连 接串行通讯芯片MAX1的输入端，串行通讯芯片MAX1的输出端连接PC机。 本实用新型的工作原理为，当车辆行驶过来时由传感器启动摄像机进行拍摄，然后把视 频信号传给视频采集单元的视频A/D转换单元进行AD转换及相应的处理，图像经过处理后 输出，通过视频缓冲FIFO存储器给PCI总线，然后通过PCI总线把数据传送给PC机和DSP 数字信号处理器，DSP数字信号处理器把处理结果即牌照号码通过串口发给PC机，PC机保 存数据作为记录。本实用新型以DSP为核心器件，集成了照明、摄像、图像采集、车牌定位、视频触发、 字符分割、字符识别、数据通信等多项软硬件功能。本实用新型可迅速抓拍到高速行使中的 车牌图像信号，经视频信号采集器处理后，自动进行车牌识别。从拍摄到识别结束，全过程 不超过0.2秒，识别率达到95%以上。本实用新型将识别结果传送到计算机，配以不同的管 理软件，便可构成具有针对性的实际应用系统。本实用新型应用领域广泛，可用于征费稽査系统；高速公路收费系统；超速、违章车 辆稽査；交通流指标的测量、监控；重点车辆定位；车牌登录、验证、管理；企事业单位、 小区、停车场车辆智能化管理等。(四)
图1为本实用新型的构成框图；图2为视频A/D转换单元SAA7111接口电路原理图； 图3为视频缓冲FIFO存储器CY7C4265V接口电路原理图； 图4-图5为视频釆集单元TMS320C5409系统电路原理图； 图6为串行通讯MAX3225电路原理图； 图7为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明结合图1,本实施例包括传感器、摄像机、视频采集单元、数据处理单元和存储单元， 视频采集单元包括视频A/D转换单元、数字视频采集单元和总线单元，传感器电信号连接摄像机，摄像机电信号连接视频A/D转换单元，视频A/D转换单元、数字视频采集单元和数据 处理单元分别通过总线单元电信号连接，视频A/D转换单元电信号连接总线单元，数字视频 采集单元和数据处理单元分别与总线单元相互电信号连接，数字视频采集单元与存储单元相互电信号连接，数字视频采集单元与数据处理单元之间通过串行通讯单元电信号连接。结合图2-图7，本实施例中视频A/D转换单元电路主要由视频解码芯片SAA7111实现，数字视频采集单元的核心芯片是TI公司的通用数字信号处理器TMS320C5409，它通过视频采集接口接收来自视频A/D转换电路的数字视频信号，实现数字视频流的采集，并对相应图像进行处理，并完成对其它芯片的初始化和控制操作。 本实施例的具体工作原理如下-当车辆行驶过来时由传感器启动摄像机进行拍摄，然后把视频信号传给视频A/D转换单 元进行AD转换及相应的处理，本实施例选用的视频解码芯片是Philips公司的高性能视频解 码器SAA7111,该芯片从摄像机或录像机信号源接收CVBS或S-video(Y/C)模拟输入，将PAL， SECAM或NTSC制式的视频信号解码成数字演播室标准CCIR-601兼容的分量值。它有两个 模拟通道，对所选定的CVBS或Y/C信号具有可编程静态控制。 视频解码器SAA7111的主要特点如下(1) 自动检测行、场同步信号；(2) 自动检测50Hz和60Hz场频，并自动在PAL和NTSC制式之间转换；(3) 支持PALBGHI， PALn， PALm， NTSCm， NTSCn， NTSC4.43等制式信号的色度和亮 度处理；(4) 有内建模拟防混叠滤波器和两路9-bit的视频COMS模数转换(ADC);(5) 内建数字锁相环，用来产生同步信号和时钟信号；(6) 对PAL和NTSC制式采用自适应梳妆滤波器来减小色间串扰，并对前者使用延迟线 来校正PAL相位失真；(7) 解码器部分具有独立的亮度、色度和饱和度调节电路；结合图2和图3，视频解码器SA1由AI11 口输入模拟视频信号，图像经过处理后由 VPOO-15输出，通过视频缓冲FIFO存储器CY1给PCI总线，FIFO即先进先出存储器，它的 主要作用是实现两个不同速率或不同总线宽度器件之间的数据交换。根据FIFO读写操作的 同步/异步、标志方案的同步或异步和复位功能的不同，通常分为以下三种类型异步FIFO、 触发FIFO和同步FIFO。由于视频信号除了图像信息之外还包括同步行脉冲、场同步脉冲和 消隐电平等等，在经过A/D器件转换之后，只有图像信息才是DSP需要处理的信息。在本实施例中使用TMS320C5409视频信号进行处理，而视频解码器SAA7111输出数字视频信号的速率慢于DSP的处理速度，因此设计中就需要一个FIFO用于数据缓存，以提高整个系统的 运行效率。本实施例中视频缓冲FIFO存储器选用CYPRESS公司的CY7C4265V，其最高工 作频率可达100MHz，数据存取时间10ns。然后通过PCI总线把数据传送给PC机和数字视频采集单元，PC机保存数据作为记录， 本实施例中PCI总线控制芯片采用EPM3128A总线控制专用芯片。本实施例中数字视频采集单元采用数字信号处理器TMS320C5409, DSP5409是专用的图 象处理芯片。C54x系列芯片同TI公司的其他DSP定点数字信号处理器一样，为典型的哈佛 结构，使处理器的性能大大提高，C54x硬件结构包括如下功能单元中央处理器、特殊功能 寄存器、数据存储器、程序存储器、I/O端口、主机通讯接口以及串口等，DSP内部丰富的 资源为图象处理提供基础结合图4-图5，数据由A0-15输入，通过各种算法把数据进行处理，去掉干扰信号，然 后进行图象分割、整形去噪、灰度图像二值字符分割与识别，最后从图像信息中得到汽车的 牌照信息，然后通过串口把汽车的牌照号码传给PC机。图像的预处理包括图像恢复、对比度增强。图像恢复用于图片退化中，对比度增强用于 由于不同的光照条件而引起的图像不清晰中，图像在形成、传输和记录的过程中，由于成像 系统、传输介质和记录设备的不完善，都会使图像的质量下降，或称退化。图像退化的典型 表现是图像模糊、失真、有噪声等。由于在图象处理中数据量非常大，所以DSP要外扩存储 器以保证正常的数据吞吐。外扩存储器包括4M*8bit的flash memory AM29LV040B、 8bit Microcontroller Flash AT89LV52以及IS425sl6400。图像定位是图像理解的重要组成部分，图像定位是通过图像分割来完成的，只有有效地 完成分割，才能进一步提取目标特征进行识别。这里的目标就是车辆牌照，所有的车辆牌照 都具有一些共同特征，根据我国94年7月1日启用的由公安全行业标准GA36-42规定的机 动车号牌标准，其主要特征如下(1) 牌照的大小，形状基本上都是确定的。现行牌照规格为440"40(mm)，另外，牌照在车 体上的位置也是基本确定的。因此，可以根据这些信息，确定牌照在图像中的大致位置。(2) 牌照位置的纹理特别密集，而且纹理具有方向性，牌照区域跟其他区域、牌照内部文字 之间都有很明显的纹理。纹理是牌照定位的最重要因素，要对纹理进行区分，就必须进 行傅里叶变换，把图像变换到频域。(3) 牌照的颜色也是牌照定位的重要因素，牌照的颜色都是具有高对比度的，比较容易确认。 根据各自处理牌照的类型和特点，很多学者提出了各自的牌照分割方法，如字符竖向纹理统计、神经网络、矢量量化、模板匹配等方法。最常用的字符竖向纹理的分割方法就是根据牌照中字符和牌照背景的相对特性，通过把牌照图片变换到频率域，然后再根据先验的阈
值，进行分割的。需要指出的是有些汽车存在着似牌照字符，如运营照牌、汽车标志FORD、 散热器、车灯等等，这种干扰需排除。
由此可见，在车牌照识别系统大量地用到乘法运算、巻积运箕、FFT运算，考虑到方方 面面因素之后，其运算量是很大的。用DSP专用芯片来处理是一种较好的方案。
基于DSP的数字信号处理的子系统一般由控制处理器(其控制功能可由通用微处理器或 DSP、数据传输网、存储器、输入输出接口构成。控制处理器用于执行DSP子系统的控制功 能，包括主机命令解释、数据传输控制、数据输入输出等控制功能。控制处理器使得DSP子 系统可以专注于高速实时DSP算法。根据具体的系统不同，控制处理器可以用通用微处理器 或DSP独立实现。数据传输网用于完成各个模块(DSP子系统外的数据输入输出，以及子系 统内部数据传输)之间的高速数据传输。对于模块之间有大量数据传输的高速DSP系统设计， 比如在牌照识别系统中，数据传输网的设计是有个关键环节， 一旦设计的不理想，它很可能 成为系统的瓶颈。存储器用来存储数据。他的主要参数指标有存储器容量、存储器字长、访 问速度、对特殊寻址方式的支持以及存储器管理控制能力。输入输出接口用于输入待处理的 数据，并输出处理后的数据。输入输出的主要参数有接口带宽，缓冲存储能力，数据字长， 接口规程，接口所支持的输入输出的个数等。
结合图6， DSP把处理结果即牌照号码通过串口发给PC机，串行通讯采用MAX3225， 其传输速率达到1Mbps，。综上所述完成了牌照识别的整个过程。
权利要求1. 一种用于交通征费稽查系统的车牌识别仪，它包括传感器、摄像机、视频采集单元、数据处理单元和存储单元，其特征在于所述的视频采集单元包括视频A/D转换单元、数字视频采集单元和总线单元，传感器电信号连接摄像机，摄像机电信号连接视频A/D转换单元，视频A/D转换单元、数字视频采集单元和数据处理单元分别通过总线单元电信号连接，数字视频采集单元与存储单元相互电信号连接，数字视频采集单元电信号连接数据处理单元。
2、 根据权利要求1所述的用于交通征费稽查系统的车牌识别仪，其特征在于所述的数字视频 采集单元与数据处理单元之间通过串行通讯单元电信号连接。
3、 根据权利要求1或2所述的用于交通征费稽查系统的车牌识别仪，其特征在于所述的视频 A/D转换单元电信号连接总线单元，数字视频采集单元和数据处理单元分别与总线单元相 互电信号连接。
4、 根据权利要求1或2所述的用于交通征费稽査系统的车牌识别仪，其特征在于所述的数字 视频采集单元先电信号连接视频缓冲FIFO存储器，再由视频缓冲FIFO存储器电信号连 接总线单元。
5、 根据权利要求3所述的用于交通征费稽査系统的车牌识别仪，其特征在于所述的数字视频 采集单元先电信号连接视频缓冲FIFO存储器，再由视频缓冲FIFO存储器电信号连接总 线单元。
6、 根据权利要求4所述的用于交通征费稽查系统的车牌识别仪，其特征在于所述的数据处理 单元为PC机，总线单元为PCI总线，视频A/D转换单元包括视频解码芯片SA1、接口 Jl、晶振0R1和电容C17-C18，视频解码芯片SA1的数据输出端连接视频缓冲FIFO存储 器CY1的数据输入端，视频缓冲FIFO存储器CY1的数据输出端连接PCI总线和PC机； 数字视频釆集单元包括DSP数字信号处理器T1、开关S1-S2、电阻R28、电阻R31-R32、 电容E13-E15、电容E100-E101 、电感Ll、电感L3、芯片TPS1、晶振OR2和电容C17-C18， 开关S1连接数字信号处理器T1的MP/MC端，电阻R28为上拉电阻，开关S2、电阻R31 和电容E13连接数字信号处理器T1的RS端，数字信号处理器T1的输出端连接存储芯片 IC11和串行通讯单元，串行通讯单元包括串行通讯芯片MAX1和电容C50、 E51-E55,数 字视频采集单元的输出连接串行通讯芯片MAX1的输入端，串行通讯芯片MAX1的输出 端连接PC机。
7、 根据权利要求5所述的用于交通征费稽査系统的车牌识别仪，其特征在于所述的数据处理 单元为PC机，总线单元为PCI总线，视频A/D转换单元包括视频解码芯片SA1、接口 Jl、晶振OR1和电容C17-C18，视频解码芯片SA1的数据输出端连接视频缓冲FIFO存储器CY1的数据输入端，视频缓冲FIFO存储器CY1的数据输出端连接PCI总线和PC机; 数字视频采集单元包括DSP数字信号处理器T1、开关S1-S2、电阻R28、电阻R31-R32、 电容E13-E15、电容E100-E101、电感L1、电感L3、芯片TPS1、晶振OR2和电容C17-C18， 开关Sl连接数字信号处理器Tl的MP/MC端，电阻R28为上拉电阻，开关S2、电阻R31 和电容E13连接数字信号处理器T1的RS端，数字信号处理器T1的输出端连接存储芯片 IC11和串行通讯单元，串行通讯单元包括串行通讯芯片MAX1和电容C50、 E51-E55，数 字视频采集单元的输出连接串行通讯芯片MAX1的输入端，串行通讯芯片MAX1的输出 端连接PC机。
专利摘要本实用新型提供了一种用于交通征费稽查系统的车牌识别仪。它包括传感器、摄像机、视频采集单元、数据处理单元和存储单元，视频采集单元包括视频A/D转换单元、数字视频采集单元和总线单元，传感器电信号连接摄像机，摄像机电信号连接视频A/D转换单元，视频A/D转换单元、数字视频采集单元和数据处理单元分别通过总线单元电信号连接，数字视频采集单元与存储单元相互电信号连接，数字视频采集单元电信号连接数据处理单元。本实用新型可迅速抓拍到高速行使中的车牌图像信号，经视频信号采集器处理后，自动进行车牌识别，具有处理过程时间短，识别率高等优点。
文档编号G06K9/20GK201111089SQ20072011650
公开日2008年9月3日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者付润生, 吴松山, 锫 张, 张智奎, 徐科文, 杨金儒, 王巨林, 许长海, 贾新楠, 岩 高, 魏攀科, 黄栋阳 申请人:哈尔滨泰菲克数码科技开发有限公司