摘要: 該車型識別系統基于多維度視頻分析/檢測,利用機器仿生等技術手段,通過圖像拼接、精準分析、深度學習等提取多維度的車輛信息,實現車型的自動識別、分類、車輛多維信息提取??梢詰糜谧詣影l卡、ETC等系統,作為提高通行效率及防止逃費的應用解決方案,對通行車輛進行更加有效的監管。
關鍵詞:車型識別;車輛多維特征信息
在智能交通系統中,車輛特征信息的獲取對于車輛有效監控和全自動收費系統的運行是關鍵因素,而越來越多的應用環境都需要車型信息及車輛多維特征信息。車型識別和車輛多維特征提取作為智能交通系統中的重要分支和關鍵技術之一,已成為越來越重要的信息采集手段。在公路收費等應用領域,車型識別技術結合車牌識別、不停車收費/計重收費,依據各地分類及收費規則,實現各類車型識別和分類,將有效改善公路部門服務質量、提高道路通行能力和路網營運管理水平。
一、系統概述
隨著交通建設的高速發展,公路、橋梁等收費有償使用類交通設施越來越多,相應對其交通控制管理及收費方式的要求也在不斷提高。車輛類型是收費規則中一個基本和核心的依據,目前車型的分類主要靠人工判斷,急需自動及智能化。實現車型進行自動識別,將為公路的智能/自動化收費、道路/車輛監控的實施解決關鍵問題。車型識別系統以機器仿生為技術實現手段,通過機器視覺信息技術和多維車輛特征信息提取分析技術,獲取車輛多維度的信息,例如:車牌信息,車頭信息,車身信息,車尾信息等,利用提取的各種信息模擬人類思維,通過深度分析學習的神經網絡技術,形成對特定應用的決策邏輯,最終替代人做出準確合理的判斷和結論,得出車型等車輛多維特征信息,自動進行分類,并具有車輛圖像、車輛類型、車輛特征(車身顏色、車輛外形尺寸、輪軸數等)等信息,可供查詢。
二、 系統原理
車型識別系統采用高清視頻方式對車輛進行多維度的檢測、提取車輛特征信息,依據車輛多維特征信息可以完整準確的辨識、確認車輛,從而判斷車輛類型、確認車輛身份。
產品外形示意圖
抓拍過程中,前視攝像機對車頭部位檢測,提取車輛的車頭高清圖片、車牌號碼、車身顏色、車輛高度/寬度等特征信息。
當車輛進入側視攝像機的視野范圍后,側視攝像機對車輛側面進行檢測,提取車輛側面完整高清圖片、車輛軸數、輪數、車輛類型等特征信息。側視攝像機實時檢測每幀圖像的變化,依據每兩幀圖像之間的差異,對其進行拼圖,再依據兩幀圖像之間的像素差異,計算出兩幀圖像拼接后車身對應的長度和高度。同時,側視攝像機實時對車輪進行檢測,依據車輪的外形特征進行定位、單雙輪區分,車輪檢測定位后,再依據拼圖的原理計算軸距。當車輛完整通過側視攝像機后,依據車輛側面完整的拼接圖,計算出車輛側面外形尺寸(高度、長度)、車輛輪數、車輛軸數、軸距。依據車輛側面特征(外形尺寸、輪數、軸數、軸距)結合車頭特征(車牌顏色、車輛高度/寬度)可自動判斷出車輛類型。
側面逐幀圖像
側面拼接圖
后視攝像機對車輛尾部進行檢測,提取車輛尾部高清圖片、尾部車牌號碼等特征信息。
基本的車型分類規則如下:
車型識別系統由三維圖像采集、多元特征信息提取分析、車輛分離、補光等模塊組成,集成在一體化的車型識別裝置中。
車型識別裝置通過網絡與收費系統相連,傳輸車型類別信息、車牌信息、車輛圖片等車輛其他相關特征信息。
收費中心和車道控制機通過以太網連接,采用TCP/IP網絡協議。車道控制機通過網絡向收費中心發送車輛信息,收費中心將判斷結果返回給相關的車道控制機。車道控制機和收費中心都是在一個網絡內,之間交換信息,數據的處理過程是相互獨立的。
駕駛員取卡操作圖片
同時可將車型識別系統捕獲到的車輛信息(入口車道信息、時間信息、車型信息、車牌信息及車牌的二值化圖像、車牌顏色、軸距、軸數等)存儲到通行卡中,并存儲到車道控制機中并上傳至收費中心。而在無車型識別系統的自動發卡機車道,駕駛員需要按動取卡按鈕進行取卡操作,易造成時間延誤,影響車道通行效率。
車輛駛出時,通過系統讀取通行卡內的信息,可以獲取車輛入口車道車型自動識別系統的結果,系統通過對車輛收費站入口和出口的車輛車牌、車型等信息的比對,從而可以快速核對車輛圖像特征屬性(車頭、側面、車尾),確定車輛身份?;谝陨系男畔?,即使是在車輛為無牌、套牌或是遮擋號牌的情況下,也可以判斷車輛是否存在逃費或其他違法行為,有效解決自動發卡機系統應用中存在的問題。
多維信息合成圖
(二)ETC收費車道應用
在高速公路運營過程中,ETC不停車電子收費系統的應用為我們的出行提供了便利。相對于人工收費車道,ETC的優勢在于可以實現快速通行、自動計費,節省人力成本,降低管理費用。但隨著ETC的推廣和應用,如何對通行車輛進行有效監管成為關鍵性問題。
ETC車道基本無人值守,僅僅依靠常規的車牌識別系統并不能全面獲取車輛信息,車型識別系統則顯示出巨大的優勢。車型識別系統一方面可以通過對車輛進行監測,準確識別車輛號牌;另外可精準提取出車輛更多維度的信息,對車型進行識別,通過特征的綜合比對,判斷通行車輛是否為同一車輛,車輛是否為套牌車輛,OBU內數據與車型是否相符等;從而可以對車輛的違法犯罪行為、逃費行為等進行有效的監管,減少不必要的經濟損失。
ETC車道應用示意圖
車型識別單元實時檢測收費車道內的圖像,對高清圖像進行處理,對機動車進行實時視頻檢測。當有機動車進入檢測區域時對其進行抓拍和圖片處理,實現車型、車牌識別。在抓拍的圖片中,車輛特征、車牌號碼可清晰辨識。系統可將車輛類型、車牌信息等寫入通行卡。在出口收費車道讀出通行卡內的識別信息,并與入口車道自動識別系統的結果相比對,通過核對車輛圖像特征屬性(車頭、側面、車尾),自動判斷車輛信息是否存在差異。如果核對信息不一致,將會產生報警,提醒工作人員及時處理。
七、結束語
機器仿生,即模仿生物的形態、結構和控制原理設計制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的機械。車型識別系統,是基于視頻分析,利用機器仿生等技術手段,分析提取車輛多維度特征信息,通過車型決策樹得出車型識別結果,從而實現車輛信息獲取的全面性和精確性,為道路運營、車輛管理存在的諸多復雜問題,提供有效的解決方案。