本发明涉及车辆自动识别技术领域，尤其涉及一种车辆移动时能车牌识别的高速收费系统。
背景技术：
近年来随着经济的发展，人们生活水平的日益提高，机动车辆数量也随之巨增，城市交通拥堵问题成为制约城市发展的重要因素之一；所以交通基础尤其以高速公路为主骨架的覆盖全国范围的高等级公路网络正在逐步形成。但是收费站得通过已经满足不了交通量增长的需要，收费站口交通拥挤，阻塞现象日趋严重，交通污染和追尾刮碰事故频发，已经成为制约高速公路效率的瓶颈，越来越引起社会普遍的关注。然而，持续不断的交通增长需求显然不能由无止境的收费车道扩展来满足；etc电子收费系统是一个集中了微波无线通信、计算机网络及信息处理、图象识别、传感技术、自动控制等多项高新技术在高速公路收费系统中的应用，实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统。但是高速公路现行收费模式仍无法有效解决快速通行的需求，车辆在高速公路出入口等待通行时间很长，尤其是节假日或者周末。etc虽然具备不停车快速通行的能力，但由于其模式需要在车辆上安装电子标签，办理或更换电子标签均需用户花费一定费用，且其充值网点较少，限制了其用户发展数量。另外，由于etc专用车道建设费用昂贵，使得大部分收费站只建设1条车道，部分收费站甚至没有etc车道。另外，绝大部分省份etc还不能用于货车。
例如中国专利cn107993298a公开了一种高速公路不停车收费系统，其特征在于，包括：设置于公路入口和公路出口处的图像摄取设备和道闸控制设备，与各图像摄取装置和道闸控制设备有线或无线连接的中心处理设备，与所述中心处理设备有线或无线连接的服务器设备；所述服务器设备，用于存储车辆注册数据，每个车辆的车辆注册数据包括：存储车辆的车辆特征、唯一识别码、付费账户信息；所述中心处理设备，用于从公路入口的图像摄取设备接收到车辆的图像信息后，根据所述图像信息提取车辆特征，将所述车辆特征与所述服务器设备中存储的各车辆的相应车辆特征进行匹配，判定满足匹配条件后记录匹配到的车辆的唯一识别码，控制所述公路入口的道闸控制设备处于放行状态，在自动未付费车辆数据池中记录车辆驶入信息，此车辆驶入信息包括此公路入口的标识信息和所述唯一识别码；所述中心处理设备，还用于从公路出口的图像摄取设备接收到车辆的图像信息后，根据所述图像信息提取车辆特征，将所述车辆特征与所述服务器设备中存储的各车辆的相应车辆特征进行匹配，判定满足匹配条件后控制所述公路入口的道闸控制设备处于放行状态，根据匹配到的车辆的唯一识别码在自动未付费车辆数据池中查找到包含此唯一识别码的车辆驶入信息时，根据车辆驶入信息中的公路入口的标识信息计算应付费用，根据所述车辆的唯一识别码查找所述车辆的付费账户信息，根据所述付费账户信息进行扣费。但是该技术方案披露的方案具有两个缺点，第一仍然需要道闸等硬件设备，等于还是需要进行入口处停下或减速的情况，增加了经济成本，并且一定程度上影响交通，第二收费系统不够智能，判断车辆是否移动以及运动轨迹的机器设备人员配置均比较复杂。
技术实现要素：
为克服现有技术中存在的经济成本高，需停车收费或需减速收费以及收费系统复杂不够简便的问题，本发明提供了一种车辆移动时能车牌识别的高速收费系统。
本发明采用的技术方案为：一种车辆移动时能车牌识别的高速收费系统，其创新点在于：包括移动车辆、车牌识别系统、高速监测系统和终端付费系统；所述车牌识别系统识别移动车辆的车牌，高速监测系统监测识别车牌后的移动车辆的实时位置以及运动路线，所述终端付费系统根据高速监测系统的监测路程距离以及车牌识别系统的车牌识别结果后，给出移动车辆的相应车牌对应的付费结果。
在一些实施方式中，所述车牌识别系统识别移动车辆的车牌号码，同时，将识别的车牌号码登记，与此同时，将识别车牌号码后的移动车辆信息转入高速监测系统。
在一些实施方式中，所述高速监测系统收到车牌识别系统传输过来的车牌信息后，将对应车牌的移动车辆进行监测，具体监测移动车辆在某段或者某几段高速上运动的实时位置以及运动路线。
在一些实施方式中，所述终端付费系统包括客户终端和付费系统，所述付费系统与客户终端相互独立或者付费系统与客户终端整合为一个整体，所述付费系统计算移动车辆在高速的行驶路费，所述客户终端通过付费系统的计算结果进行终端支付高速路费。
在一些实施方式中，所述车牌识别系统安装在每一段高速路的入口处，当移动车辆经过时，准确识别其车牌号码；所述车牌识别系统包括图像采集相机和图像识别主机，所述图像采集相机与所述图像识别主机为有线连接或无线连接；所述图像采集相机用于获取待过高速入口车辆的车牌图像；所述图像识别主机用于对车牌图像进行处理，并将处理结果发送至所述高速监测系统。
在一些实施方式中，所述高速监测系统位于平台，所述高速监测系统设置有定位系统，定位系统接收到移动车辆进入高速入口的信息反馈后开启实时定位功能。
在一些实施方式中，还包括旋转识别车牌系统；所述旋转识别车牌系统安装在车牌识别系统内，用于全方位识别车牌。
在一些实施方式中，所述旋转识别车牌系统包括旋转摄像头和自动旋转控制器，所述自动旋转控制器用于控制所述旋转摄像头旋转角度，所述旋转角度为0-360°。
在一些实施方式中，所述旋转角度为30°、45°、60°、90°、120°和180°。
在一些实施方式中，所述终端付费系统绑定手机号码或者平板账户，通过与之绑定的手机号码机主或者平板账户的用户直接进行扣款；所述手机号码和平板账户均可以为一个或多个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过车牌识别系统、高速监测系统和终端付费系统对移动车辆进行高速过路费的收取，简单方便，高效，减少堵车的发生概率。在本发明中，车牌识别系统通过车牌识别确定路过车辆，并可以调取该车辆登记的相关人员信息和型号信息，使得确定并唯一确定过路车辆信息；当车牌识别系统启动识别信息后，高速监测系统即对其的运动路径和路程信息进行记录并按照时刻点形成运动轨迹，此项记录延伸至该移动车辆驶出某个高速出口，即记录结束，同时，将该记录结果传送至终端付费系统，终端付费系统主要用于车辆的终端付费，而不需要通过etc卡支付或者通过高速路卡进行支付，更省略了人工收费，如要索取发票，可以通过自动开票平台与终端付费系统连接，形成自动开票记录，简单高效，使用多样化，基本上不受限制，解决了现有技术使用etc需要在车辆上安装电子标签，办理或更换电子标签均需用户花费一定费用，且其充值网点较少，限制了其用户发展数量的问题。同时解决了由于etc专用车道建设费用昂贵，使得大部分收费站只建设1条车道，部分收费站甚至没有etc车道的不便利性。另外，绝大部分省份etc还不能用于货车，本发明解决了上述问题，使得高速公路收费情况大大得到改善，为人们提供便利。
(2)本发明将高速监测系统与各省市的公安110联动系统连接，如有意外或者突发紧急情况，例如移动车辆不付款逃逸等情况，可以通知车主立即缴费，否则限制过路并且公安机关给出罚款的处罚，并且在车检给予不通过等一系列惩罚措施。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明披露了一种车辆移动时能车牌识别的高速收费系统，如图1所示：包括移动车辆、车牌识别系统、高速监测系统和终端付费系统；所述车牌识别系统识别移动车辆的车牌，高速监测系统监测识别车牌后的移动车辆的实时位置以及运动路线，所述终端付费系统根据高速监测系统的监测路程距离以及车牌识别系统的车牌识别结果后，给出移动车辆的相应车牌对应的付费结果。作为本发明的一个创新点，本发明通过车牌识别系统、高速监测系统和终端付费系统对移动车辆进行高速过路费的收取，简单方便，高效，减少堵车的发生概率。在本发明中，车牌识别系统通过车牌识别确定路过车辆，并可以调取该车辆登记的相关人员信息和型号信息，使得确定并唯一确定过路车辆信息；当车牌识别系统启动识别信息后，高速监测系统即对其的运动路径和路程信息进行记录并按照时刻点形成运动轨迹，此项记录延伸至该移动车辆驶出某个高速出口，即记录结束，同时，将该记录结果传送至终端付费系统，终端付费系统主要用于车辆的终端付费，而不需要通过etc卡支付或者通过高速路卡进行支付，更省略了人工收费，如要索取发票，可以通过自动开票平台与终端付费系统连接，形成自动开票记录，简单高效，使用多样化，基本上不受限制，解决了现有技术使用etc需要在车辆上安装电子标签，办理或更换电子标签均需用户花费一定费用，且其充值网点较少，限制了其用户发展数量的问题。同时解决了由于etc专用车道建设费用昂贵，使得大部分收费站只建设1条车道，部分收费站甚至没有etc车道的不便利性。另外，绝大部分省份etc还不能用于货车，本发明解决了上述问题，使得高速公路收费情况大大得到改善，为人们提供便利。
作为进一步优选的，考虑到全程没有额外人为监测机构的把控，本发明将高速监测系统与各省市的公安110联动系统连接，如有意外或者突发紧急情况，例如移动车辆不付款逃逸等情况，可以通知车主立即缴费，否则限制过路并且公安机关给出罚款的处罚，并且在车检给予不通过等一系列惩罚措施。
具体的，在本发明的此实施方式中，所述车牌识别系统识别移动车辆的车牌号码，同时，将识别的车牌号码登记，与此同时，将识别车牌号码后的移动车辆信息转入高速监测系统。其次，所述高速监测系统收到车牌识别系统传输过来的车牌信息后，将对应车牌的移动车辆进行监测，具体监测移动车辆在某段或者某几段高速上运动的实时位置以及运动路线。最后，所述终端付费系统包括客户终端和付费系统，所述付费系统与客户终端相互独立或者付费系统与客户终端整合为一个整体，所述付费系统计算移动车辆在高速的行驶路费，所述客户终端通过付费系统的计算结果进行终端支付高速路费。
具体的，在本发明的此实施方式中，所述车牌识别系统安装在每一段高速路的入口处，当移动车辆经过时，准确识别其车牌号码；所述车牌识别系统包括图像采集相机和图像识别主机，所述图像采集相机与所述图像识别主机为有线连接或无线连接；所述图像采集相机用于获取待过高速入口车辆的车牌图像；所述图像识别主机用于对车牌图像进行处理，并将处理结果发送至所述高速监测系统。
在本发明的此实施方式中，但并不做限制，图像识别主机包括预处理模块、特征提取模块和特征识别模块；所述预处理模块用于对所述图像采集相机获取的车牌图像进行预处理；所述特征提取模块用于从预处理后的车牌图像中提取表征车牌信息的特征参数；所述特征识别模块用于对提取的车牌信息进行处理，并将处理结果发送。所述预处理模块包括灰度化单元、拉伸单元、去噪单元和分割单元；所述灰度化单元用于对车牌图像进行灰度化处理；所述拉伸单元用于对经灰度化处理后的车牌图像进行拉伸；所述去噪单元用于去除拉伸后的车牌图像中的随机噪声；所述分割单元是采用fcm算法从去噪后的车牌图像进行分割处理。
所述对经灰度化处理后的车牌图像进行拉伸，具体为：(1)设置一个大小为n×n的扫描窗口；(2)利用下方拉伸公式计算扫描窗口内每一个像素点的灰度值；其中，拉伸公式为：
式中，g(x,y)为扫描窗口内像素点(x,y)处的灰度值，gnew(x,y)为扫描窗口内经拉伸处理后的像素点(x,y)的灰度值，gmin为扫描窗口内像素点(x,y)所在行的最小灰度值，gmax为扫描窗口内像素点(x,y)所在行的最大灰度值；a为设定的最小阈值，b为设定的最大阈值；利用拉伸公式对灰度化的车牌图像进行拉伸操作，该算法能够根据各个像素点的灰度值的大小关系自适应选择不同的拉伸公式进行拉伸，该算法能够增强灰度化后的车牌图像的明暗对比程度，进而提高车牌图像的边缘特征的对比度，实现对经灰度化处理后的车牌图像的精确拉伸。
(3)遍历经灰度化处理后的车牌图像中所有像素点，所述像素点构成的集合即为拉伸后的车牌图像。
作为进一步优选的，去除拉伸后的车牌图像中的随机噪声，具体是采用下述平滑公式对经拉伸后的车牌图像中所有像素点进行平滑处理，其中对像素点(x,y)进行平滑处理的公式为：
式中，h(x,y)为去噪后像素点(x,y)处的灰度值，gnew(x,y)为去噪后的车牌图像中像素点(x,y)处的灰度值，为水平方向上像素点(x,y)的灰度梯度值，为垂直方向上像素点(x,y)的灰度梯度值，δ为设定的固定参数，m是以像素点(x,y)为中心，一个大小为3×3的矩形区域，(x+p,y+q)表示区域m内的像素点坐标，其中p∈[-1,1],q∈[-1,1]，w(x,y)为滤波模板函数。采用上述平滑公式对经拉伸处理后的车牌图像进行平滑处理，该公式能够对车牌图像进行选择性的平滑处理，在滤波过程中，能够根据区域m内像素点的灰度值自动更新滤波模板函数，在噪声区域内进行平滑处理，在非噪声区域内则不进行平滑处理，此算法能够使得车牌图像的模糊程度降到最低，有效去除车牌图像中的随机噪声，提高了车牌图像的清晰度，有利于提高后续对车牌图像的分割操作和车牌图像特征提取的精确度。
在本发明中，所述高速监测系统位于平台，所述高速监测系统设置有定位系统，定位系统接收到移动车辆进入高速入口的信息反馈后开启实时定位功能。
作为进一步优选的，在本发明的此实施方式中，还包括旋转识别车牌系统；所述旋转识别车牌系统安装在车牌识别系统内，用于全方位识别车牌。优选的，所述旋转识别车牌系统包括旋转摄像头和自动旋转控制器，所述自动旋转控制器用于控制所述旋转摄像头旋转角度，所述旋转角度为0-360°。例如，本发明所述的旋转角度为30°、45°、60°、90°、120°和180°。
具体的，在本发明中，所述终端付费系统绑定手机号码或者平板账户，通过与之绑定的手机号码机主或者平板账户的用户直接进行扣款；所述手机号码和平板账户均可以为一个或多个。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。