CN110956814A - 一种etc门架车牌精准识别方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ETC门架车牌精准识别方法,通过NL‑Means算法进行去噪,通过垂直投影法对单个字符提取,通过人工神经网络算法识别车牌号码;通过COMS摄像机高清拍摄,设有补光LED灯;设有通讯模块,实现对信息的传输,设有称重模块对车辆称重进行自动缴费,设有检测模块检测设备运行情况。本发明还公开了其精准识别系统,包括控制模块,所述控制模块上电性连接显示模块、通讯模块、存储模块、称重模块、检测模块、调压模块、放大数模模块和摄像模块。本发明还公开了其牌精准识别设备,包括有门框支撑腿,所述门框支撑腿上焊接有门框顶栏,所述门框顶栏上安装有控制盒、显示LED屏和COMS摄像机,所述COMS摄像机上设有补光LED灯。
Description
技术领域
本发明属于产品ETC技术领域,更具体地说,尤其涉及一种ETC门架车 牌的精准识别方法、精准识别系统及精准识别设备。
背景技术
以前车辆行驶在具有收费站的地端的时候,都是采用人工收费,但是一 旦遇到节假日或者车流量较大的时候,需要排好久的队才能驶出收费站,这 样不光会对司机或乘客的时间造成大量的消耗,且也会对收费人员造成巨大 的工作量,后来随着智能化的发展,几乎所有的收费站都设有ETC进行自助 缴费,节省大量的时间。
ETC是不停车电子收费系统,ETC专用车道是给那些装了ETC车载器的车 辆使用的,采用电子收费方式。ETC电子不停车收费系统是高速公路或桥梁自 动收费。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC车道上 的微波天线之间进行的专用短程通讯,利用计算机联网技术与银行进行后台 结算处理,从而达到车辆通过高速公路或桥梁收费站无需停车而能交纳高速 公路或桥梁费用的目的。
但是,现有的ETC电子收费在经常发生因为拍摄的图片不清晰,使得车 辆无法进行自动缴费,这样就会造成一定的缴费困扰,并且现有的ETC门架 都是直接扣费,使得司机无法明确的看到缴费信息,并且设备不过人性化, 无法向司机传达一定的温馨提示;且现有的设备在使用的时候不能实现远程 控制传输,需要定时的对自动缴费设备进行提取记录,以及现有的技术在对 车牌提取的时候时候十分的简单,造成车牌提取不到,或者图像提取车牌造 成错误等问题,对自动缴费造成一定的麻烦。
针对现有的ETC精准识别车牌中普遍存在的缺陷,我们提出一种ETC门 架车牌精准识别方法、系统及设备及装置,具有NL-Means算法对图像进行去 噪处理,垂直投影提取单个字符,人工神经网络算法对字符进行特征提取识 别和大型LED显示屏进行信息显示,高清COMS摄像头补光拍摄。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种ETC门架 车牌精准识别方法、系统及设备及装置。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种ETC门架车牌精准识别方法,包括如下步骤:
S1、采集图像,通过悬挂在ETC门架底部的COMS摄像机实现对车辆进行 拍照,并且选取图像中的车牌区域的图象进行裁剪;
S2、图像预处理,在将图像传输给控制模块之前,首先对图像信号进行 放大处理,防止图像信息过弱在传输的时候造成丢失,或者受到干扰电磁波 的影响,且对图像进行数模转化,使得图像信息能够快速的被控制模块处理;
S3、对图像进行去噪处理,图像在控制模块内通过NL-Means算法实现对 图像的去噪,利用了整幅图像来进行去噪,以图像块为单位在图像中寻找相 似区域,再对这些区域求平均,能够比较好地去掉图像中存在的高斯噪声;
S4、对图像中的字符进行提取,将图像中的字符通过垂直投影法进行提 取,且字符在垂直方向上的投影必然在字符间或字符内的间隙处取得局部最 小值的附近,利用垂直投影法对复杂环境下的汽车图像中的字符分割有较好 的效果;
S5、对车牌号码进行匹配,将垂直投影法提取的单个字符通过人工神经 网络算法进行匹配,即将单个字符与数据库中的模板进行匹配对比;
S6、输出车牌号码,将匹配的车牌号进行输出,在显示LED屏上进行显 示。
优选的,所述步骤S1中COMS摄像机在对车辆进行拍照的时候需要补光 LED灯进行补光拍摄。
优选的,所述步骤S4中对图像中的单个字符提取中,字符投影的位置应 满足牌照的字符书写格式、字符、尺寸限制和其他设定的条件。
优选的,所述步骤S5中在对字符匹配之前需要对分割后的字符二值化并 将其尺寸大小缩放为字符数据库中模板的大小,然后与所有的模板进行匹配, 选择最佳匹配作为结果。
还包括一种ETC门架车牌精准识别系统,包括有控制模块,所述控制模 块上电性连接有显示模块、通讯模块、存储模块、称重模块、检测模块、调 压模块和放大数模模块,所述调压模块电性连接在市电网上,所述放大数模 模块电性连接有摄像模块;
所述检测模块包括有温湿度检测模块、电流检测模块、电压检测模块、 测速检测模块和故障检测模块,所述温湿度检测模块用于检测环境中的温湿 度,用于对司机的温馨提示,所述电流检测模块、电压检测模块和故障检测 模块用于检测设备的运行情况,在设备运行发生故障的时候通过通讯模块进 行上报,所述测速检测模块用于检测车辆行驶速度,记录超速车辆;
所述称重模块用于对车辆的重量进行称取,使得ETC能够根据车辆的重 量进行扣费;
所述通讯模块用于对信息的远程传输,且将收费记录实时的茶US南湖给 交控中心,且可以对设备的损坏信息的进行上报;
所述调压模块内包括有整流电路、滤波电路、稳压电路和调压电路,所 述调压电路用于将市电压降低到适合控制模块使用的电压范围,所述整流电 路用于将市电网的交流电转换成直流电用于供控制模块使用,所述滤波电路 用以将杂波滤除,所述稳压电路用于稳定电路电压;
所述放大数模模块用于对摄像模块的图像进行放大和数模转化处理,防 止图像在传输的时候丢失和受到杂波的影响,且将图像数模转化后可以方便 控制模块计算。
优选的,所述存储模块至少设有两组,一组用于存储系统运行的程序体, 另一组用于存储缴费记录和设备信息。
还包括有一种ETC门架车牌精准识别设备,包括有门框支撑腿,所述门 框支撑腿的顶部焊接有门框顶栏,所述门框顶栏的中间内部固定安装有控制 盒,所述门框顶栏的前端固定安装有显示LED屏,所述门框顶栏的底部通过 螺栓固定来接有安装座,所述安装座上焊接有连杆,所述连杆的顶端固定设 有COMS摄像机,所述COMS摄像机的摄像镜头的外圈等角度固定设有补光LED 灯。
优选的,所述门框支撑腿至少设有两组,且分别固定安装在公路的两侧, 且门框支撑腿的上焊接有拉强连杆。
优选的,所述COMS摄像机的顶部设有防护罩,所述防护罩焊接在连杆上。
本发明的技术效果和优点:
1.本发明提供的方法、系统及设备,通过信号放大和数模转换,实现对 图像信息的放大和转换,防止图像信息在传输的时候受到干扰丢失,然后通 过NL-Means算法对图像进行去噪,将拍摄图像的影响因素去除,利用了整幅 图像来进行去噪,以图像块为单位在图像中寻找相似区域,再对这些区域求 平均,能够比较好地去掉图像中存在的高斯噪声,通过垂直投影法对单个字 符提取,以及通过人工神经网络算法对字符进行特征提取,进而识别车牌号 码。
2.本发明通过COMS摄像机实现高清拍摄,且设有补光LED灯对COMS摄像机 进行补光处理,且为了增加人性化设计,设有显示LED屏,对车辆信息和环境 信息进行显示。
3.本发明在控制盒内设有通讯模块,实现对信息的传输,实现远程控制 操作,且设有称重模块实现对车辆称重进行自动缴费,以及设有检测模块能 够使得设备稳定运行。
附图说明
图1为本发明ETC门架车牌精准识别设备的整体结构示意图;
图2为本发明的识别方法的步骤流程图;
图3为本发明的识别系统的模块组成框图;
图4为本发明的检测模块组成示意图;
图5为本发明的通讯模块电路原理图;
图6为本发明的控制模块电路原理图;
图7为本发明的调压模块电路原理图。
图中:1、门框支撑腿;2、门框顶栏;3、控制盒;4、安装座;5、连杆; 6、防护罩;7、COMS摄像机;8、补光LED灯;9、显示LED屏。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实 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 仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例,本领 域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都 属于本发明保护的范围。
参见图1-7,本实施例提供了一种ETC门架车牌精准识别方法、系统及设 备。
参见图2,一种ETC门架车牌精准识别方法,包括如下步骤:
S1、采集图像,通过悬挂在ETC门架底部的COMS摄像机实现对车辆进行 拍照,且COMS摄像机在对车辆进行拍照的时候需要补光LED灯进行补光拍摄, 并且选取图像中的车牌区域的图象进行裁剪;
S2、图像预处理,在将图像传输给控制模块之前,首先对图像信号进行 放大处理,防止图像信息过弱在传输的时候造成丢失,或者受到干扰电磁波 的影响,且对图像进行数模转化,使得图像信息能够快速的被控制模块处理;
S3、对图像进行去噪处理,图像在控制模块内通过NL-Means算法实现对 图像的去噪,利用了整幅图像来进行去噪,以图像块为单位在图像中寻找相 似区域,再对这些区域求平均,能够比较好地去掉图像中存在的高斯噪声;
S4、对图像中的字符进行提取,将图像中的字符通过垂直投影法进行提 取,且字符在垂直方向上的投影必然在字符间或字符内的间隙处取得局部最 小值的附近,且图像中的单个字符提取中,字符投影的位置应满足牌照的字 符书写格式、字符、尺寸限制和其他设定的条件,利用垂直投影法对复杂环 境下的汽车图像中的字符分割有较好的效果;
S5、对车牌号码进行匹配,将垂直投影法提取的单个字符通过人工神经 网络算法进行匹配,对字符匹配之前需要对分割后的字符二值化并将其尺寸 大小缩放为字符数据库中模板的大小,然后与所有的模板进行匹配,选择最 佳匹配作为结果;
S6、输出车牌号码,将匹配的车牌号进行输出,在显示LED屏上进行显 示。
根据图3-7,还包括一种ETC门架车牌精准识别系统,包括有控制模块, 为了实现系统的正常运行和功能多样性,在控制模块上电性连接有显示模块、 通讯模块、存储模块、称重模块、检测模块、调压模块和放大数模模块,为 了实现对系统的供电,在调压模块电性连接在市电网上,为了实现对图像的 拍摄,在放大数模模块电性连接有摄像模块,为了使得系统的运行不会发生 混乱,使得存储模块至少设有两组,一组用于存储系统运行的程序体,另一 组用于存储缴费记录和设备信息,为了实现图像的稳定传输,使得放大数模 模块用于对摄像模块的图像进行放大和数模转化处理,防止图像在传输的时 候丢失和受到杂波的影响,且将图像数模转化后可以方便控制模块计算;
为了实现对环境和设备的检测,使得检测模块包括有温湿度检测模块、 电流检测模块、电压检测模块、测速检测模块和故障检测模块,为了对环境 进行检测,使得温湿度检测模块用于检测环境中的温湿度,用于对司机的温 馨提示,为了实现对系统的稳定运行进行检测,设有电流检测模块、电压检 测模块和故障检测模块用于检测设备的运行情况,为了实现对故障的上报, 在设备运行发生故障的时候通过通讯模块进行上报,为了对车速进行检测, 设有测速检测模块用于检测车辆行驶速度,记录超速车辆;
为了实现对称重,进而实现对车辆的自动扣费,设有称重模块用于对车 辆的重量进行称取,使得ETC能够根据车辆的重量进行扣费;
为了对信息的远程传输,设有通讯模块用于对信息的远程传输,且将收 费记录实时的茶US南湖给交控中心,且可以对设备的损坏信息的进行上报;
为了使得市电网能够稳定的对控制模块系统进行供电,使得调压模块内 包括有整流电路、滤波电路、稳压电路和调压电路,因为控制模块的使用电 压在3-5V之间,所以设有调压电路用于将市电压降低到适合控制模块使用的 电压范围,因为控制模块只能使用直流电,使得整流电路用于将市电网的交 流电转换成直流电用于供控制模块使用,为了使得系统能够稳定的运行,设 有滤波电路用以将杂波滤除,稳压电路用于稳定电路电压;
根据图1,还包括有一种ETC门架车牌精准识别设备,包括有门框支撑腿 1,为了使得设备能够实现支撑,且不影响车辆的通过,使得门框支撑腿1至 少设有两组,且分别固定安装在公路的两侧,且门框支撑腿1的上焊接有拉 强连杆,门框支撑腿1的顶部焊接有门框顶栏2,为了实现对系统的控制,在 门框顶栏2的中间内部固定安装有控制盒3,为了实现对信息的显示,在门框 顶栏2的前端固定安装有显示LED屏9,为了实现对车辆的拍摄,在门框顶栏 2的底部通过螺栓固定来接有安装座4,安装座4上焊接有连杆5,连杆5的 顶端固定设有COMS摄像机7,COMS摄像机7的顶部设有防护罩6,防护罩6 焊接在连杆5上,为了实现对COMS摄像机7拍摄的时候进行补光,COMS摄像 机7的摄像镜头的外圈等角度固定设有补光LED灯8。
控制模块采用的是MSP430F2132作为微控制器,MSP430F2132是一种16 位超低功耗微控制器,该芯片内置丰富的硬件资源,包括512字节的静态RAM、 8KB的Flash、多个串行输入接口、实时时钟等。在1MHz的时钟条件下运 行时,芯片电流在200~400μA左右,时钟关断模式下最低功耗只有0.1μA; 具备5种省电模式,且可以由RTC和外部中断等唤醒。这些功能的集成使得 MSP430F2132适合于测控,并能胜任远程监控采集子模块的控制职能,其丰富 的内部资源不仅可以减小电路板的面积,而且可以降低整个系统的成本。
通讯模块采用的是GC65模块,GC65的启动引脚PWRKEY连接到 MSP430F2132的I/O口,串口TXD和RXD与MSP430F2132的串口相连,SIM_VDD、 SIM_DATA、SIM CLK、SIM RST为SIM卡接口,通过6引脚卡槽连接SIM卡, P10为天线接口,GC65模块设计紧凑,大大缩小了用户产品的体积,该模块 集射频电路和基带于一体,向用户提供标准的AT命令接口,为数据、语音、 短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输,方便用户的应用开发及设计。 因此,本系统采用MSP430F2132(微控制器)对GC65模块的工作模式进行实时 调整,设定模块长期处于休眠状态,当需要进行数据通信时,通过AT指令激 活模块,数据通信结束,及时恢复休眠状态,以降低系统整体功耗。
温湿度检测模块采用的是SHT2x湿度传感器系列将电容式湿度传感器、 带隙温度传感器和专用模拟和数字集成电路——都集成在一个芯 片上,使得传感器具有良好的精度,长期稳定性和超低功耗。每一个传感器都 经过单独校准和测试。传感器表面有印制的批号,芯片内部带有存储的电子识 别码,可以通过软件命令读取。此外,SHT2x湿度传感器的分辨率可以通过命 令改变(RH/T为8/12位至12/14位),传感器带有的校验和有助于提高通信 的可靠性。凭借这一系列特性及其被证明的可靠性和长期稳定性,SHT2x湿度 传感器系列提供了卓越的性价比。产品型号:SHT20,典型湿度精度(%RH): ±3,典型温度精度(℃):±0.3,电源电压范围(V):2.1to3.6,接口:I2C digital,PWM,SDM,产品型号:SHT21,典型湿度精度(%RH):±2,典 型温度精度(℃):±0.3,电源电压范围(V):2.1to3.6,接口:I2C digital,PWM,SDM,产品型号:SHT25,典型湿度精度(%RH):±1.8,典型 温度精度(℃):±0.2,电源电压范围(V):2.1to3.6,接口:I2C digital,PWM, SDM。
称重模块采用的是SWB605/SWC615 PowerMount称重模块,产品特性:称 重范围110kg..300t(220lb..660klb),材质:镀锌,304、316不锈钢, 准确度:OIML C3、C6、C10NTEP 5.000d、10.000d,防爆认证:ATEX、IECEx、 FM、cFM、Nepsi,IP68/IP69k防护等级。
工作原理:在车辆接近的时候,通过地面下的称重模块实现对车辆称重, 然后通过COMS摄像机7对车辆进行拍摄,且拍摄的时候通过补光LED灯8进 行补光,使得拍摄的画面能够更加清晰,然后对画面进行截取,选择车牌部 位进行信号放大和数模的转化,然后传输给控制模块,在控制模块内通过 NL-Means算法实现对图像的去噪,利用了整幅图像来进行去噪,以图像块为 单位在图像中寻找相似区域,再对这些区域求平均,能够比较好地去掉图像 中存在的高斯噪声;然后将图像中的字符通过垂直投影法进行提取,且字符 在垂直方向上的投影必然在字符间或字符内的间隙处取得局部最小值的附近, 且图像中的单个字符提取中,字符投影的位置应满足牌照的字符书写格式、 字符、尺寸限制和其他设定的条件,利用垂直投影法对复杂环境下的汽车图 像中的字符分割有较好的效果;最后将垂直投影法提取的单个字符通过人工 神经网络算法进行匹配,对字符匹配之前需要对分割后的字符二值化并将其 尺寸大小缩放为字符数据库中模板的大小,然后与所有的模板进行匹配,选 择最佳匹配作为结果,将车牌号码在显示LED屏9上进行显示,并且将车辆 的重量、费用进行显示,并且用过通讯模块将扣费记录进行传输给交控中心, 实现精准识别车牌。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限 制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的 技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或 者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的 任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种ETC门架车牌精准识别方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、采集图像,通过悬挂在ETC门架底部的COMS摄像机实现对车辆进行拍照,并且选取图像中的车牌区域的图象进行裁剪;
S2、图像预处理,在将图像传输给控制模块之前,首先对图像信号进行放大处理,防止图像信息过弱在传输的时候造成丢失,或者受到干扰电磁波的影响,且对图像进行数模转化,使得图像信息能够快速的被控制模块处理;
S3、对图像进行去噪处理,图像在控制模块内通过NL-Means算法实现对图像的去噪,利用了整幅图像来进行去噪,以图像块为单位在图像中寻找相似区域,再对这些区域求平均,能够比较好地去掉图像中存在的高斯噪声;
S4、对图像中的字符进行提取,将图像中的字符通过垂直投影法进行提取,且字符在垂直方向上的投影必然在字符间或字符内的间隙处取得局部最小值的附近,利用垂直投影法对复杂环境下的汽车图像中的字符分割有较好的效果;
S5、对车牌号码进行匹配,将垂直投影法提取的单个字符通过人工神经网络算法进行匹配,即将单个字符与数据库中的模板进行匹配对比;
S6、输出车牌号码,将匹配的车牌号进行输出,在显示LED屏上进行显示。
2.根据权利要求1所述的ETC门架车牌精准识别方法,其特征在于:所述步骤S1中COMS摄像机在对车辆进行拍照的时候需要补光LED灯进行补光拍摄。
3.根据权利要求1所述的ETC门架车牌精准识别方法,其特征在于:所述步骤S4中对图像中的单个字符提取中,字符投影的位置应满足牌照的字符书写格式、字符、尺寸限制和其他设定的条件。
4.根据权利要求1所述的ETC门架车牌精准识别方法,其特征在于:所述步骤S5中在对字符匹配之前需要对分割后的字符二值化并将其尺寸大小缩放为字符数据库中模板的大小,然后与所有的模板进行匹配,选择最佳匹配作为结果。
5.一种实施权利要求1-4之一所述方法的ETC门架车牌精准识别系统,包括有控制模块,其特征在于:所述控制模块上电性连接有显示模块、通讯模块、存储模块、称重模块、检测模块、调压模块和放大数模模块,所述调压模块电性连接在市电网上,所述放大数模模块电性连接有摄像模块;
所述检测模块包括有温湿度检测模块、电流检测模块、电压检测模块、测速检测模块和故障检测模块,所述温湿度检测模块用于检测环境中的温湿度,用于对司机的温馨提示,所述电流检测模块、电压检测模块和故障检测模块用于检测设备的运行情况,在设备运行发生故障的时候通过通讯模块进行上报,所述测速检测模块用于检测车辆行驶速度,记录超速车辆;
所述称重模块用于对车辆的重量进行称取,使得ETC能够根据车辆的重量进行扣费;
所述通讯模块用于对信息的远程传输,且将收费记录实时的茶US南湖给交控中心,且可对设备的损坏信息的进行上报;
所述调压模块内包括有整流电路、滤波电路、稳压电路和调压电路,所述调压电路用于将市电压降低到适合控制模块使用的电压范围,所述整流电路用于将市电网的交流电转换成直流电用于供控制模块使用,所述滤波电路用以将杂波滤除,所述稳压电路用于稳定电路电压;
所述放大数模模块用于对摄像模块的图像进行放大和数模转化处理,防止图像在传输的时候丢失和受到杂波的影响,且将图像数模转化后可以方便控制模块计算。
6.根据权利要求5所述的ETC门架车牌精准识别系统,其特征在于:所述存储模块至少设有两组,一组用于存储系统运行的程序体,另一组用于存储缴费记录和设备信息。
7.一种设有权利要求5-6之一所述系统的ETC门架车牌精准识别设备,包括有门框支撑腿(1),其特征在于:所述门框支撑腿(1)的顶部焊接有门框顶栏(2),所述门框顶栏(2)的中间内部固定安装有控制盒(3),所述门框顶栏(2)的前端固定安装有显示LED屏(9),所述门框顶栏(2)的底部通过螺栓固定来接有安装座(4),所述安装座(4)上焊接有连杆(5),所述连杆(5)的顶端固定设有COMS摄像机(7),所述COMS摄像机(7)的摄像镜头的外圈等角度固定设有补光LED灯(8)。
8.根据权利要求7所述的ETC门架车牌精准识别设备,其特征在于:所述门框支撑腿(1)至少设有两组,且分别固定安装在公路的两侧,且门框支撑腿(1)的上焊接有拉强连杆。
9.根据权利要求7所述的ETC门架车牌精准识别设备,其特征在于:所述COMS摄像机(7)的顶部设有防护罩(6),所述防护罩(6)焊接在连杆(5)上。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112598002A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-02 | 南京航空航天大学 | 一种雾气和噪声影响下的车牌识别方法 |
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CN115731718A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-03 | 广东车卫士信息科技有限公司 | 基于高效的uhf天线的eri(电子车牌)识别系统 |
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- 2019-11-25 CN CN201911165072.0A patent/CN110956814A/zh not_active Withdrawn
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