CN113706880A - 一种基于车联网的车辆套牌检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于车联网的车辆套牌检测系统及方法。该系统包括：云端交管服务器、至少一个采集端和至少一个车端；其中，云端交管服务器包括云端数字水印模块和云端检测模块；采集端，用于实时采集车端的车辆号牌图像以及获取车端的车辆识别码；云端数字水印模块，用于对车辆号牌图像中内嵌的数字水印进行识别和/或提取；其中，数字水印包括普通车辆号牌图像的第一云端数字摘要、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码及所述第一云端数字摘要和车辆识别码的第一云端数字签名；云端检测模块，用于基于所述数字水印、所述车辆号牌图像和所述车辆识别码验证所述车辆号牌是否为合法的安全车辆号牌以及所述车辆号牌是否是套牌。

Description

一种基于车联网的车辆套牌检测系统及方法

技术领域

本发明涉及车牌识别技术和车联网技术领域，尤其涉及一种基于车联网的车辆套牌检测系统及方法。

背景技术

套牌车一般是指使用伪造、变造的车辆号牌、使用其它车辆的号牌、或使用欺骗、贿赂手段取得车辆号牌的机动车。套牌行为扰乱对公共安全的管控、扰乱国家的经济秩序、扰乱运输市场经营秩序、制造社会不稳定因素和严重侵害原合法车主的合法权益，危害不容小觑。

现有的防套牌技术方案主要有在车牌实体上增加可见光或特殊光照条件下可识别的防伪膜和防伪图案的方案、在车牌上的额外区域增加额外的二维码、三维码等信息的方案、还有根据对在不同时空位置所采集到的同一车牌的信息进行速度和/或时间的计算比对的方案等等。

但现有方案并没有将数字水印技术应用于车辆号牌以进行车辆套牌的检测的技术。如何在目前车联网技术大发展的背景下，结合数字水印技术实现车辆套牌的检测，是急需解决的问题。

发明内容

在目前车联网技术大发展的背景下，为了结合数字水印技术实现车辆套牌的检测，本发明提供一种基于车联网的车辆套牌检测系统及方法，通过运用数字水印技术对车辆号牌从源头上进行改进，并结合车联网技术进行识别验证检测，使得进行基于车联网的车辆套牌的检测既安全可靠、又简单高效。

一方面，本发明提供一种基于车联网的车辆套牌检测系统，包括：云端交管服务器、至少一个采集端和至少一个车端；其中，所述云端交管服务器包括云端数字水印模块和云端检测模块；

所述采集端，用于实时采集车端的车辆号牌图像以及获取车端的车辆识别码；

所述云端数字水印模块，用于对车辆号牌图像中内嵌的数字水印进行识别和/或提取；其中，所述数字水印包括普通车辆号牌图像的第一云端数字摘要、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码及所述第一云端数字摘要和车辆识别码的第一云端数字签名；

所述云端检测模块，用于基于所述数字水印、所述车辆号牌图像和所述车辆识别码验证所述车辆号牌是否为合法的安全车辆号牌以及所述车辆号牌是否是套牌，具体为：

调用所述云端数字水印模块尝试识别所述采集端发送来的所述车辆号牌图像内所含的数字水印；若数字水印识别失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，然后生成并向所述采集端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；若数字水印识别成功，则调用所述云端数字水印模块提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印信息，获得第一云端数字摘要、车辆识别码和第一云端数字签名；然后根据所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对所述第一云端数字签名进行验签；若验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，然后生成并向所述采集端返回第一云端数字签名验签失败消息；若验签成功，则判定所述车辆号牌图像是完整的未被篡改的、并且是由所述云端交管服务器签发的合法的安全车辆号牌；接着将从所述数字水印中提取出的车辆识别码与采集端发送过来的车辆识别码进行比对，若比对相同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息；若比对不同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌为套牌消息。

进一步地，所述采集端包括摄像头模块、采集端短距离直接通信模块和采集端处理模块；所述车端包括车端短距离直接通信模块；

所述采集端与所述车端通过所述采集端短距离直接通信模块和所述车端短距离直接通信模块通信连接；

所述摄像头模块，用于实时拍摄所述车端的车辆号牌、获得车辆号牌图像；

所述采集端处理模块，用于收集所述摄像头模块所采集的所述车端的所述车辆号牌图像和所述采集端短距离直接通信模块所采集的所述车端的所述车辆识别码信息，并与所述云端交管服务器进行通信，收发相应信息，以供所述云端交管服务器对车辆号牌的真伪进行检测验证处理，以及核对车辆识别码。

进一步地，所述云端交管服务器包括云端安全模块，所述采集端包括采集端安全模块，所述车端还包括车端安全模块；

所述云端安全模块、所述采集端安全模块和所述车端安全模块分别用于为所述云端交管服务器、所述采集端和所述车端提供密码服务功能和安全存储功能；

所述车端的所述车辆识别码由车辆生产方在车辆出厂前内置于所述车端安全模块的安全存储区内，所述车辆识别码在内置于所述车端安全模块的安全存储区内后，只提供只读功能，车辆使用方不能更改内置于所述车端安全模块的安全存储区内的车辆识别码。

进一步地，所述云端交管服务器还包括数字证书模块；

所述数字证书模块，用于分别为所述云端交管服务器和所述采集端生成公钥证书并保存；所述数字证书模块通过离线或在线方式将所述采集端的公钥证书和所述云端交管服务器的公钥证书写入所述采集端安全模块内；所述云端交管服务器和所述采集端各自保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥；所述云端交管服务器的私钥保存在所述数字证书模块或所述云端安全模块的安全存储区内；所述采集端的私钥保存在所述采集端安全模块的安全存储区内。

进一步地，所述数字证书模块，还用于为所述车端生成公钥证书并保存；所述数字证书模块通过离线或在线方式将所述车端的公钥证书和所述云端交管服务器的公钥证书写入所述车端安全模块内；所述车端保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥；所述车端的私钥保存在所述车端安全模块的安全存储区内。

进一步地，所述云端安全模块、所述采集端安全模块和所述车端安全模块均为安全智能芯片。

进一步地，所述安全智能芯片支持的商用密码算法包括SM1、SM2、SM3、SM4和SM9中的一种或几种，支持的国际常用密码算法包括3DES、AES、RSA、SHA-1和SHA-256中的一种或几种。

进一步地，所述安全智能芯片支持存储数字证书；所述安全智能芯片提供安全存储区域，支持重要信息的安全存储；所述安全智能芯片支持随机数的生成。

进一步地，所述数字证书模块还维护证书撤销列表，提供证书撤销列表查询功能。

进一步地，所述采集端短距离直接通信模块和所述车端短距离直接通信模块均为C-V2X PC5短距离直接通信模块。

进一步地，所述采集端还包括采集端定位模块；

所述采集端定位模块，用于获取所述采集端的位置信息；

对应地，所述采集端处理模块，还用于收集从所述采集端定位模块获取的所述采集端的位置信息以及所述采集端在采集车辆号牌图像、车辆识别码、采集端的位置信息时的时间信息，并将所述车辆号牌图像、所述车辆识别码、所述采集端的位置信息和所述时间信息发送给所述云端交管服务器；

对应地，所述云端交管服务器，还用于根据所述车辆号牌图像、所述车辆识别码、所述采集端的位置信息和所述时间信息进行车辆定位、车辆追踪和/或车辆管理。

进一步地，当采集端为多个时，所述云端交管服务器根据不同采集端所上报的某车端的车辆号牌图像、车辆识别码、采集端的位置信息和时间信息来综合计算得到该车端所代表的车辆在对应时刻所处的位置；

当其中两个处于不同地理位置的采集端之间的距离值超过所述车端在该两个采集端前后出现的时间的差值与该车端被车辆管理部门在相应行驶路段所允许的最高行驶速度的乘积时，所述云端交管服务器判定对应的车辆号牌被套牌或者对应的车端车速违章，然后通知交通管理部门作进一步的核实和/或处理。

进一步地，所述采集端的安装方式包括固定式和移动式两种形式；其中，所述固定式是将所述采集端安装于固定位置处，所述固定位置包括交通卡口、收费站、公路路侧；所述移动式是指将采集端设置在移动设备上；所述移动设备包括智能手机、专用移动终端。

进一步地，当所述采集端采用移动式时，所述采集端的摄像头模块，除了用于采集车端的车辆号牌图像之外，还用于直接采集和/或识别所述车端的车身上各处所印刷和/或印刻的车辆识别码。

进一步地，当所述采集端采用移动式时，所述采集端还包括采集端无线通信模块，所述采集端通过所述采集端无线通信模块与所述云端交管服务器之间经移动通信网络以无线通信方式进行通信连接，所述移动通信网络包括5G和/或6G网络。

进一步地，所述摄像头模块包括第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、车辆号牌识别模块、车辆号牌合成模块、光感应模块和补光模块；

所述第一摄像头，用于采集所述车端的实时视频信息，所述第一摄像头具备红外摄像功能；

所述第二摄像头为长焦摄像头，用于对所述车端的车辆号牌进行拍照；

所述第三摄像头为广角摄像头，用于对所述车端的车辆号牌进行拍照；

所述车辆号牌识别模块，用于对所述第一摄像头采集的所述视频信息进行实时识别，如果在所述视频信息内识别到车辆号牌图像，则调用所述第二摄像头和第三摄像头对所述车辆号牌进行拍照；

所述车辆号牌合成模块，用于对所述第二摄像头、第三摄像头各自所拍摄的车辆号牌图像进行计算和合成，以得到清晰高质量的车辆号牌图像；

所述光感应模块，用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时感应光线的强弱是否合适，进而根据需要调用所述补光模块进行补光；

所述补光模块，用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时进行补光。

进一步地，所述云端数字水印模块，还用于生成数字水印并将所述数字水印嵌入到普通车辆号牌图像内形成安全车辆号牌图像；

对应地，所述云端交管服务器还包括车辆号牌存储模块；

所述车辆号牌存储模块，用于存储由所述云端数字水印模块所生成的安全车辆号牌图像，以备所述云端交管服务器查用。

另一方面，本发明还提供一种基于车联网的车辆套牌检测方法，包括：

步骤1：采集端实时采集车端的车辆号牌图像以及获取车端的车辆识别码，将车辆号牌图像和车辆识别码发送到云端交管服务器；

步骤2：云端交管服务器接收到所述车辆号牌图像和所述车辆识别码后，尝试识别所述车辆号牌图像内所含的数字水印：若数字水印识别失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，所述云端交管服务器生成并向所述采集端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；若数字水印识别成功，则所述云端交管服务器提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印，从所述数字水印中获得第一云端数字摘要、车辆识别码和第一云端数字签名；

步骤3：云端交管服务器根据从数字水印中获取的所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对从数字水印中获取的所述第一云端数字签名进行验签：若验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，生成并向所述采集端返回第一云端数字签名验签失败消息；若验签成功，则判定所述车辆号牌图像是完整的未被篡改的、并且是由所述云端交管服务器签发的合法的安全车辆号牌；

步骤4：云端交管服务器将从所述数字水印中获取的车辆识别码与采集端发送过来的车辆识别码进行比对：若比对相同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息；若比对不同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌为套牌消息。

进一步地，所述方法还包括：

当所述采集端在收到所述云端交管服务器发来的所述车辆号牌数字水印识别失败消息或第一云端数字签名验签失败消息时，所述采集端通知车辆管理部门前往查证所述车端车辆号牌的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改仿制或是否是车辆管理部门所制发的安全车辆号牌；

当所述采集端在收到所述云端交管服务器发来的所述车辆号牌为套牌消息时，所述采集端通知车辆管理部门或采集端设备对相应车端进行查扣并处理；其中，所述采集端设备包括高速卡口设备和/或具有交通管理功能的智能机器人。

进一步地，所述采集端将车辆号牌图像和车辆识别码发送到云端交管服务器之前，还包括：所述采集端对所述车辆号牌图像和所述车辆识别码生成第一采集端数字摘要，对第一采集端数字摘要生成第一采集端数字签名；

对应地，采集端将所述车辆号牌图像、所述车辆识别码和所述第一采集端数字签名发送到所述云端交管服务器；

对应地，所述云端交管服务器在尝试识别所述车辆号牌图像内所含的数字水印之前，还包括：所述云端交管服务器根据接收到的所述车辆号牌图像和所述车辆识别码生成第二云端数字摘要，并对所述第一采集端数字签名进行验签，若验签成功，则判定所述采集端发送来的所述车辆号牌图像和所述车辆识别码是完整的未被篡改的，并且所述采集端的身份是真实的。

进一步地，所述方法还包括：

所述云端交管服务器在向所述采集端返回云端返回采集端消息中的任一类型消息之前，对所述云端返回采集端消息进行签名，得到第二云端数字签名；然后将所述云端返回采集端消息和所述第二云端数字签名发送给所述采集端；

所述采集端基于收到的所述云端返回采集端消息对所述第二云端数字签名进行验签：若验签失败，则所述采集端向所述云端交管服务器返回第二云端数字签名验证失败消息；若验签成功，则判定云端交管服务器发来的云端返回采集端消息是完整的未被篡改的、并且所述云端交管服务器的身份是真实的；

其中，将所述云端交管服务器向所述采集端返回的车辆号牌数字水印识别失败消息、第一云端数字签名验签失败消息、车辆号牌识别验证成功且未套牌消息和车辆号牌为套牌消息统一称为云端返回采集端消息。

进一步地，在对安全车辆号牌进行车辆套牌检测之前，还包括：生成安全车辆号牌和在车端安装安全车辆号牌；

其中，生成安全车辆号牌的过程包括：

步骤A1：云端交管服务器根据车辆识别码生成普通车辆号牌图像；基于所述普通车辆号牌图像生成第一云端数字摘要，基于所述第一云端数字摘要和车辆识别码生成第一云端数字签名；

步骤A2：云端交管服务器将所述第一云端数字摘要、所述车辆识别码和所述第一云端数字签名作为参数，生成数字水印，并将所述数字水印嵌入到普通车辆号牌图像内，生成安全车辆号牌图像；

步骤A3：根据所述安全车辆号牌图像生成安全车辆号牌。

本发明的有益效果：

第一，本发明在车辆号牌图像内嵌入数字水印信息从而生成安全车辆号牌，其中，数字水印信息包括普通车辆号牌图像的摘要信息、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码和云端交管服务器对上述数字摘要和车辆识别码进行数字签名后的签名信息。通过对车辆号牌图像的摘要信息、车辆识别码的签名信息的验证，可以确定该安全车辆号牌的图像内容是否完整、是否被篡改，并且可以确认是否由所述云端交管服务器所签发。这就从源头上解决了车辆号牌图像被非法涂改、篡改和/或仿制后带来的套牌等危害的问题，因为一旦安全车辆号牌图像被非法涂改、篡改和/或仿制，这些非法操作是能被验证出来的；

第二，本发明将数字水印内含的车辆识别码信息与车辆出厂时由厂家内置的对车辆用户只能读取的车辆识别码信息进行比对，从而可以确定所述车辆号牌是不是套牌车辆；

第三，本发明在对车辆号牌识别验证的验证结果或车辆识别码信息的比对结果出问题的时候，能够及时通知车辆管理部门前往查证所述安全车辆号牌的完整性是否被破坏、是否被篡改、是否伪造，和/或查证查处所述车辆号牌的套牌行为；

第四，在采集端与云端交管服务器间相互通信时，对双方的通信信息进行了签名与验证，从而保证了双方通信过程中信息的完整性与发送方身份的真实性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于车联网的车辆套牌检测系统的架构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的一种基于车联网的车辆套牌检测系统的架构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的一种基于车联网的车辆套牌检测系统的架构示意图之三；

图4为本发明实施例提供的一种基于车联网的车辆套牌检测系统的架构示意图之四；

图5为本发明实施例提供的一种基于车联网的车辆套牌检测系统的架构示意图之五；

图6为本发明实施例提供的一种基于车联网的车辆套牌检测系统的架构示意图之六。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种基于车联网的车辆套牌检测系统，包括云端交管服务器、至少一个采集端和至少一个车端；所述云端交管服务器包括云端数字水印模块和云端检测模块；所述云端交管服务器与所述采集端通信连接；

所述采集端，用于实时采集车端的车辆号牌图像以及获取车端的车辆识别码；

所述云端数字水印模块，用于对车辆号牌图像中内嵌的数字水印进行识别和/或提取；其中，所述数字水印包括普通车辆号牌图像的第一云端数字摘要、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码及所述第一云端数字摘要和车辆识别码的第一云端数字签名；

所述云端检测模块，用于基于所述数字水印、所述车辆号牌图像和所述车辆识别码验证所述车辆号牌是否为合法的安全车辆号牌以及所述车辆号牌是否是套牌，具体为：

调用所述云端数字水印模块尝试识别所述采集端发送来的所述车辆号牌图像内所含的数字水印；若数字水印识别失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，然后生成并向所述采集端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；若数字水印识别成功，则所述云端检测模块提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印信息，获得第一云端数字摘要、车辆识别码和第一云端数字签名；然后根据所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对所述第一云端数字签名进行验签；若验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，然后生成并向所述采集端返回第一云端数字签名验签失败消息；若验签成功，则判定所述车辆号牌图像是完整的未被篡改的、并且是由所述云端交管服务器签发的合法的安全车辆号牌；接着将从所述数字水印中提取出的车辆识别码与采集端发送过来的车辆识别码进行比对，若比对相同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息；若比对不同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌为套牌消息。

具体地，所述车辆管理部门是指交通管理部门，具体的负责部门以相应的法律法规的规定为准；

所述车辆号牌，俗称牌照、车牌，是分别悬挂在车子前后的板材，通常使用的材质是铝、铁皮、塑料或纸质，在上面刻印车子的登记号码、登记地区或其他的相关信息；

所述车辆识别码（Vehicle Identification Number,或称车架号码，简称VIN），是一组由若干个字母和/或数字组成，用于汽车上的一组独一无二的号码，可以识别汽车的生产商、引擎、底盘序号及其他性能等资料；

车辆管理部门在所述云端交管服务器保存车辆号牌和该车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码，以备查用。

实施例2

如图2所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例与实施例1的不同之处在于，本发明实施例中的所述采集端包括摄像头模块、采集端短距离直接通信模块和采集端处理模块；所述车端包括车端短距离直接通信模块；

所述采集端与所述车端通过所述采集端短距离直接通信模块和所述车端短距离直接通信模块通信连接；

所述摄像头模块，用于实时拍摄所述车端的车辆号牌、获得车辆号牌图像；

所述采集端处理模块，用于收集所述摄像头模块所采集的所述车端的所述车辆号牌图像和所述采集端短距离直接通信模块所采集的所述车端的所述车辆识别码信息，并与所述云端交管服务器进行通信，收发相应信息，以供所述云端交管服务器对车辆号牌的真伪进行检测验证处理，以及核对车辆识别码。

作为一种可实施方式，所述采集端短距离直接通信模块和所述车端短距离直接通信模块均为C-V2X PC5短距离直接通信模块，所述采集端短距离直接通信模块和所述车端短距离直接通信模块之间在C-V2X PC5短距离直接通信接口的通信范围内通信连接。所述C-V2X中的C是指蜂窝（Cellular），所述C-V2X是基于3G/4G/5G等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术，包含了两种通信接口：一种是车、人、路之间的短距离直接通信接口（PC5），另一种是终端和基站之间的通信接口（Uu），可实现长距离和更大范围的可靠通信。C-V2X是基于3GPP全球统一标准的通信技术，包含LTE-V2X和5G-V2X，从技术演进角度讲，LTE-V2X支持向5G-V2X平滑演进。

作为一种可实施方式，所述摄像头模块具体包括第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、车辆号牌识别模块、车辆号牌合成模块、光感应模块和补光模块；所述第一摄像头，用于采集所述车端的实时视频信息，所述第一摄像头具备红外摄像功能；所述第二摄像头为长焦摄像头，用于对所述车端的车辆号牌进行拍照；所述第三摄像头为广角摄像头，用于对所述车端的车辆号牌进行拍照；所述车辆号牌识别模块对所述第一摄像头采集的所述视频信息进行实时识别，如果在所述视频信息内识别到车辆号牌图像信息，则调用所述第二摄像头和第三摄像头对所述安全车辆号牌进行拍照；所述第二摄像头、第三摄像头可以在所述车辆号牌识别模块的调度下动态变换拍摄角度以对准所述车端，然后还可以自动调整焦距以提供更好的拍摄质量；车辆号牌合成模块，用于对所述第二摄像头、第三摄像头各自所拍摄的车辆号牌图像进行计算和合成，以得到清晰高质量的车辆号牌图像；所述光感应模块，用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时感应光线的强弱是否合适，并根据需要调用所述补光模块进行补光；所述补光模块，用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时进行补光。

在实际应用中，所述第一摄像头采用超高清摄像头或全高清摄像头，分辨率达到或超过1080P（1920*1080）及以上，主要用于拍摄行车过程中的视频，以提供给车辆号牌识别模块对车辆号牌进行识别；所述第一摄像头还可以采用双目摄像头；所述第二摄像头、第三摄像头采用超高分辨率镜头（比如4500万像素及以上），用于拍摄车辆号牌的照片，生成车辆号牌的图像信息。

实施例3

在上述各实施例的基础上，如图3所示，本发明实施例中，所述云端交管服务器还包括云端安全模块，所述采集端还包括采集端安全模块，所述车端还包括车端安全模块；

所述云端安全模块、所述采集端安全模块和所述车端安全模块分别用于为所述云端交管服务器、所述采集端和所述车端提供密码服务功能和安全存储功能；

所述车端的所述车辆识别码由车辆生产方在车辆出厂前内置于所述车端安全模块的安全存储区内，所述车辆识别码在内置于所述车端安全模块的安全存储区内后，只提供只读功能，车辆使用方不能更改内置于所述车端安全模块的安全存储区内的车辆识别码。所述采集端通过所述采集端短距离直接通信模块与所述车端短距离直接通信模块之间的通信从所述车端获取所述车辆识别码。

具体地，所述云端安全模块、所述采集端安全模块和所述车端安全模块内分别设置安全存储区；安全存储区可用于存储数字证书、私钥和重要其它重要信息和数据；所述密码服务功能包括但不限于生成随机数、数字签名运算、数字签名验签运算、加解密运算、生成会话密钥和生成数字摘要。

作为一种可实施方式，所述云端安全模块、所述采集端安全模块和所述车端安全模块均为安全智能芯片，所述安全智能芯片支持的商用密码算法包括但不限于SM1、SM2、SM3、SM4和SM9中的一种或几种、支持的国际常用密码算法包括但不限于3DES、AES、RSA、SHA-1和SHA-256中的一种或几种；所述安全智能芯片支持存储数字证书；所述安全智能芯片提供安全存储区域，支持重要信息的安全存储；所述安全智能芯片支持随机数的生成；所述数字证书模块还维护证书撤销列表，提供证书撤销列表查询功能。

实施例4

在上述实施例3的基础上，如图4所示，本发明实施例中，所述云端交管服务器还包括数字证书模块；所述数字证书模块，用于分别为所述云端交管服务器和所述采集端生成公钥证书并保存；所述数字证书模块通过离线或在线方式将所述采集端的公钥证书和所述云端交管服务器的公钥证书写入所述采集端安全模块内；所述云端交管服务器和所述采集端各自保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥；所述云端交管服务器的私钥保存在所述数字证书模块或所述云端安全模块的安全存储区内；所述采集端的私钥保存在所述采集端安全模块的安全存储区内。

进一步地，所述数字证书模块，还用于为所述车端生成公钥证书并保存；所述数字证书模块通过离线或在线方式将所述车端的公钥证书和所述云端交管服务器的公钥证书写入所述车端安全模块内；所述车端保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥；所述车端的私钥保存在所述车端安全模块的安全存储区内；这可使得所述车端也具备了与所述云端交管服务器进行安全加密通信的能力。

实施例5

在上述各实施例的基础上，如图5所示，本发明实施例中，所述采集端还包括采集端定位模块；所述采集端定位模块，用于获取所述采集端的位置信息；

对应地，所述采集端处理模块，在用于收集所述摄像头模块所采集的所述车端的所述车辆号牌信息和所述采集端短距离直接通信模块所采集的所述车端的所述车辆识别码信息的同时，还用于收集从所述采集端定位模块获取的所述采集端的位置信息以及所述采集端在采集车辆号牌图像、车辆识别码、采集端的位置信息时的时间信息，并将所述车辆号牌图像、所述车辆识别码、所述采集端的位置信息和所述时间信息发送给所述云端交管服务器；

对应地，所述云端交管服务器，还用于根据所述车辆号牌图像、所述车辆识别码、所述采集端的位置信息和所述时间信息进行车辆定位、车辆追踪和/或车辆管理。

具体地，所述云端交管服务器根据所述车辆号牌图像、所述车辆识别码、所述采集端的位置信息和所述时间信息来描绘当前所拍车端所代表的车辆在对应时间所处的位置、历史行驶轨迹等，实现车辆定位、车辆追踪和/或车辆管理等功能。

作为一种可实施方式，当采集端为多个时，所述云端交管服务器根据不同采集端所上报的某车端的车辆号牌图像、车辆识别码、采集端的位置信息和时间信息来综合计算得到该车端所代表的车辆在对应时刻所处的位置；

当其中两个处于不同地理位置的采集端之间的距离值超过所述车端在该两个采集端前后出现的时间的差值与该车端被车辆管理部门在相应行驶路段所允许的最高行驶速度的乘积时，所述云端交管服务器判定对应的车辆号牌被套牌或者对应的车端车速违章，然后通知交通管理部门作进一步的核实和/或处理。

在上述各实施例中，所述采集端的安装方式包括固定式和移动式两种形式；其中，所述固定式是将所述采集端安装于固定位置处，所述固定位置包括但不限于交通卡口、收费站、公路路侧；所述移动式是指将采集端设置在移动设备上；所述移动设备包括但不限于智能手机、专用移动终端。

进一步地，当所述采集端采用移动式时，所述采集端的摄像头模块，除了用于采集车端的车辆号牌图像之外，还用于直接采集和/或识别所述车端的车身上各处所印刷和/或印刻的车辆识别码。比如，直接用摄像头模块拍摄识别位于车端前挡风玻璃下方或车身大梁等处的车辆识别码标识以获得车端的车辆识别码。

进一步地，如图6所示，当所述采集端采用移动式时，所述采集端还包括采集端无线通信模块，所述采集端通过所述采集端无线通信模块与所述云端交管服务器之间经移动通信网络以无线通信方式进行通信连接，所述移动通信网络包括但不限于5G和/或6G网络。

此外，所述云端数字水印模块，还用于生成数字水印并将所述数字水印嵌入到普通车辆号牌图像内形成安全车辆号牌图像；

对应地，所述云端交管服务器还包括车辆号牌存储模块；所述车辆号牌存储模块，用于存储由所述云端数字水印模块所生成的安全车辆号牌图像，以备所述云端交管服务器查用。

可以理解，本发明各实施例中，车辆号牌分为普通车辆号牌和安全车辆号牌两种；所述普通车辆号牌包括但不限于大型汽车号牌、挂车号牌、小型汽车号牌、使馆汽车号牌、领馆汽车号牌、入出境车号牌、教练汽车号牌、警用汽车号牌、普通摩托车号牌、轻便摩托车号牌、使馆摩托车号牌、领馆摩托车号牌、教练摩托车号牌、警用摩托车号牌、低速车号牌、临时行驶车号牌、农用车号牌中的一种或几种；所述安全车辆号牌为在普通车辆号牌内嵌入了所述数字水印后所生成的车辆号牌。

实施例6

本发明实施例提供一种基于车联网的车辆套牌检测方法，包括以下步骤：

S101：采集端实时采集车端的车辆号牌图像以及获取车端的车辆识别码，将车辆号牌图像和车辆识别码发送到云端交管服务器；

具体地，在所述车端与所述采集端之间的距离进入所述摄像头模块的摄像范围后，所述采集端通过所述摄像头模块实时拍摄所述车端的车辆号牌、获得车辆号牌图像。所述采集端通过所述采集端短距离直接通信模块从所述车端获得车辆识别码。

S102：云端交管服务器接收到所述车辆号牌图像和所述车辆识别码后，尝试识别所述车辆号牌图像内所含的数字水印：若数字水印识别失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，所述云端交管服务器生成并向所述采集端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；若数字水印识别成功，则所述云端交管服务器提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印，从所述数字水印中获得第一云端数字摘要、车辆识别码和第一云端数字签名；

具体地，如果数字水印信息识别失败，说明所述车辆号牌图像内未含数字水印信息或数字水印信息被损坏无法识别。

S103：云端交管服务器根据从数字水印中获取的所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对从数字水印中获取的所述第一云端数字签名进行验签：若验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，生成并向所述采集端返回第一云端数字签名验签失败消息；若验签成功，则判定所述车辆号牌图像是完整的未被篡改的、并且是由所述云端交管服务器签发的合法的安全车辆号牌；

S104：云端交管服务器将从所述数字水印中获取的车辆识别码与采集端发送过来的车辆识别码进行比对：若比对相同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息；若比对不同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌为套牌消息。

作为一种可实施方式，当所述采集端在收到所述云端交管服务器发来的所述车辆号牌数字水印识别失败消息或第一云端数字签名验签失败消息时，所述采集端通知车辆管理部门前往查证所述车端车辆号牌的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改仿制或是否是车辆管理部门所制发的安全车辆号牌；

所述采集端在收到所述云端交管服务器发来的所述车辆号牌为套牌消息时，所述采集端通知车辆管理部门或采集端设备对相应车端进行查扣并处理；所述采集端设备包括但不限于高速卡口设备和/或具有交通管理功能的智能机器人等。

作为一种可实施方式，所述采集端将车辆号牌图像和车辆识别码发送到云端交管服务器之前，还包括：所述采集端对所述车辆号牌图像和所述车辆识别码生成第一采集端数字摘要，对第一采集端数字摘要生成第一采集端数字签名；

对应地，采集端将所述车辆号牌图像、所述车辆识别码和所述第一采集端数字签名发送到所述云端交管服务器；

对应地，所述云端交管服务器在尝试识别所述车辆号牌图像内所含的数字水印之前，还包括：所述云端交管服务器根据接收到的所述车辆号牌图像和所述车辆识别码生成第二云端数字摘要，并对所述第一采集端数字签名进行验签，若验签成功，则判定所述采集端发送来的所述车辆号牌图像和所述车辆识别码是完整的未被篡改的，并且所述采集端的身份是真实的。

作为一种可实施方式，所述云端交管服务器在向所述采集端返回云端返回采集端消息中的任一类型消息之前，对所述云端返回采集端消息进行签名，得到第二云端数字签名；然后将所述云端返回采集端消息和所述第二云端数字签名发送给所述采集端；

所述采集端基于收到的所述云端返回采集端消息对所述第二云端数字签名进行验签：若验签失败，则所述采集端向所述云端交管服务器返回第二云端数字签名验证失败消息；若验签成功，则判定云端交管服务器发来的云端返回采集端消息是完整的未被篡改的、并且所述云端交管服务器的身份是真实的；

其中，将所述云端交管服务器向所述采集端返回的车辆号牌数字水印识别失败消息、第一云端数字签名验签失败消息、车辆号牌识别验证成功且未套牌消息和车辆号牌为套牌消息统一称为云端返回采集端消息。

作为一种可实施方式，在基于本发明所述的安全车辆号牌进行车辆套牌检测之前，还要先生成安全车辆号牌和在车端安装安全车辆号牌；在车端安装安全车辆号牌前，要先向车辆管理部门提交车端的车辆信息并进行注册；所述车辆信息包括但不限于车辆识别码；所述生成安全车辆号牌的具体步骤如下：

步骤A1，由车辆管理部门提前规划、设计普通车辆号牌图像样式；车辆用户向车辆管理部门提交待上牌的车端的车辆信息，并选择车辆号牌的具体号码，进行注册；所述车辆信息包括车辆识别码；所述车辆管理部门是指交通管理部门，具体的负责部门以相应的法律法规的规定为准；

步骤A2，所述云端交管服务器根据上述信息，先生成普通车辆号牌图像；然后，基于所述普通车辆号牌图像生成第一云端数字摘要，然后基于所述第一云端数字摘要和所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码信息生成第一云端数字签名；

步骤A3，所述云端交管服务器将所述第一云端数字摘要、所述车辆识别码和所述第一云端数字签名作为参数，生成第一数字水印，并将所述第一数字水印嵌入到普通车辆号牌图像内，生成所述安全车辆号牌图像；

步骤A4，由车辆管理部门按照车辆号牌的印刷和制作规范将所述安全车辆号牌图像生成安全车辆号牌；然后，车端上安装安全车辆号牌。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于车联网的车辆套牌检测系统，其特征在于，包括：云端交管服务器、至少一个采集端和至少一个车端；其中，所述云端交管服务器包括云端数字水印模块和云端检测模块；

所述采集端，用于实时采集车端的车辆号牌图像以及获取车端的车辆识别码；

所述云端数字水印模块，用于对车辆号牌图像中内嵌的数字水印进行识别和/或提取；其中，所述数字水印包括普通车辆号牌图像的第一云端数字摘要、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码及所述第一云端数字摘要和车辆识别码的第一云端数字签名；

所述云端检测模块，用于基于所述数字水印、所述车辆号牌图像和所述车辆识别码验证所述车辆号牌是否为合法的安全车辆号牌以及所述车辆号牌是否是套牌，具体为：

调用所述云端数字水印模块尝试识别所述采集端发送来的所述车辆号牌图像内所含的数字水印；若数字水印识别失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，然后生成并向所述采集端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；若数字水印识别成功，则调用所述云端数字水印模块提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印信息，获得第一云端数字摘要、车辆识别码和第一云端数字签名；然后根据所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对所述第一云端数字签名进行验签；若验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，然后生成并向所述采集端返回第一云端数字签名验签失败消息；若验签成功，则判定所述车辆号牌图像是完整的未被篡改的、并且是由所述云端交管服务器签发的合法的安全车辆号牌；接着将从所述数字水印中提取出的车辆识别码与采集端发送过来的车辆识别码进行比对，若比对相同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息；若比对不同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌为套牌消息。

2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆套牌检测系统，其特征在于，所述采集端包括摄像头模块、采集端短距离直接通信模块和采集端处理模块；所述车端包括车端短距离直接通信模块；

所述采集端与所述车端通过所述采集端短距离直接通信模块和所述车端短距离直接通信模块通信连接；

所述摄像头模块，用于实时拍摄所述车端的车辆号牌、获得车辆号牌图像；

所述采集端处理模块，用于收集所述摄像头模块所采集的所述车端的所述车辆号牌图像和所述采集端短距离直接通信模块所采集的所述车端的所述车辆识别码信息，并与所述云端交管服务器进行通信，收发相应信息，以供所述云端交管服务器对车辆号牌的真伪进行检测验证处理，以及核对车辆识别码。

3.根据权利要求1所述的一种基于车联网的车辆套牌检测系统，其特征在于，所述云端交管服务器还包括云端安全模块，所述采集端还包括采集端安全模块，所述车端还包括车端安全模块；

所述云端安全模块、所述采集端安全模块和所述车端安全模块分别用于为所述云端交管服务器、所述采集端和所述车端提供密码服务功能和安全存储功能；

所述车端的所述车辆识别码由车辆生产方在车辆出厂前内置于所述车端安全模块的安全存储区内，所述车辆识别码在内置于所述车端安全模块的安全存储区内后，只提供只读功能，车辆使用方不能更改内置于所述车端安全模块的安全存储区内的车辆识别码。

4.根据权利要求3所述的一种基于车联网的车辆套牌检测系统，其特征在于，所述云端交管服务器还包括数字证书模块；

所述数字证书模块，用于分别为所述云端交管服务器和所述采集端生成公钥证书并保存；所述数字证书模块通过离线或在线方式将所述采集端的公钥证书和所述云端交管服务器的公钥证书写入所述采集端安全模块内；所述云端交管服务器和所述采集端各自保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥；所述云端交管服务器的私钥保存在所述数字证书模块或所述云端安全模块的安全存储区内；所述采集端的私钥保存在所述采集端安全模块的安全存储区内。

5.根据权利要求2所述的一种基于车联网的车辆套牌检测系统，其特征在于，所述采集端还包括采集端定位模块；

所述采集端定位模块，用于获取所述采集端的位置信息；

对应地，所述采集端处理模块，还用于收集从所述采集端定位模块获取的所述采集端的位置信息以及所述采集端在采集车辆号牌图像、车辆识别码、采集端的位置信息时的时间信息，并将所述车辆号牌图像、所述车辆识别码、所述采集端的位置信息和所述时间信息发送给所述云端交管服务器；

对应地，所述云端交管服务器，还用于根据所述车辆号牌图像、所述车辆识别码、所述采集端的位置信息和所述时间信息进行车辆定位、车辆追踪和/或车辆管理。

6.根据权利要求5所述的一种基于车联网的车辆套牌检测系统，其特征在于，

当采集端为多个时，所述云端交管服务器根据不同采集端所上报的某车端的车辆号牌图像、车辆识别码、采集端的位置信息和时间信息来综合计算得到该车端所代表的车辆在对应时刻所处的位置；

当其中两个处于不同地理位置的采集端之间的距离值超过所述车端在该两个采集端前后出现的时间的差值与该车端被车辆管理部门在相应行驶路段所允许的最高行驶速度的乘积时，所述云端交管服务器判定对应的车辆号牌被套牌或者对应的车端车速违章，然后通知交通管理部门作进一步的核实和/或处理。

7.根据权利要求2所述的一种基于车联网的车辆套牌检测系统，其特征在于，所述摄像头模块包括第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、车辆号牌识别模块、车辆号牌合成模块、光感应模块和补光模块；

所述第一摄像头，用于采集所述车端的实时视频信息，所述第一摄像头具备红外摄像功能；

所述第二摄像头为长焦摄像头，用于对所述车端的车辆号牌进行拍照；

所述第三摄像头为广角摄像头，用于对所述车端的车辆号牌进行拍照；

所述车辆号牌识别模块，用于对所述第一摄像头采集的所述视频信息进行实时识别，如果在所述视频信息内识别到车辆号牌图像，则调用所述第二摄像头和第三摄像头对所述车辆号牌进行拍照；

所述车辆号牌合成模块，用于对所述第二摄像头、第三摄像头各自所拍摄的车辆号牌图像进行计算和合成，以得到清晰高质量的车辆号牌图像；

所述光感应模块，用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时感应光线的强弱是否合适，进而根据需要调用所述补光模块进行补光；

所述补光模块，用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时进行补光。

8.一种基于车联网的车辆套牌检测方法，其特征在于，包括：

步骤1：采集端实时采集车端的车辆号牌图像以及获取车端的车辆识别码，将车辆号牌图像和车辆识别码发送到云端交管服务器；

步骤2：云端交管服务器接收到所述车辆号牌图像和所述车辆识别码后，尝试识别所述车辆号牌图像内所含的数字水印：若数字水印识别失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，所述云端交管服务器生成并向所述采集端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；若数字水印识别成功，则所述云端交管服务器提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印，从所述数字水印中获得第一云端数字摘要、车辆识别码和第一云端数字签名；

步骤3：云端交管服务器根据从数字水印中获取的所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对从数字水印中获取的所述第一云端数字签名进行验签：若验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，生成并向所述采集端返回第一云端数字签名验签失败消息；若验签成功，则判定所述车辆号牌图像是完整的未被篡改的、并且是由所述云端交管服务器签发的合法的安全车辆号牌；

步骤4：云端交管服务器将从所述数字水印中获取的车辆识别码与采集端发送过来的车辆识别码进行比对：若比对相同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息；若比对不同，则生成并向所述采集端返回车辆号牌为套牌消息。

9.根据权利要求8所述的一种基于车联网的车辆套牌检测方法，其特征在于， 所述采集端将车辆号牌图像和车辆识别码发送到云端交管服务器之前，还包括：所述采集端对所述车辆号牌图像和所述车辆识别码生成第一采集端数字摘要，对第一采集端数字摘要生成第一采集端数字签名；

对应地，采集端将所述车辆号牌图像、所述车辆识别码和所述第一采集端数字签名发送到所述云端交管服务器；

对应地，所述云端交管服务器在尝试识别所述车辆号牌图像内所含的数字水印之前，还包括：所述云端交管服务器根据接收到的所述车辆号牌图像和所述车辆识别码生成第二云端数字摘要，并对所述第一采集端数字签名进行验签，若验签成功，则判定所述采集端发送来的所述车辆号牌图像和所述车辆识别码是完整的未被篡改的，并且所述采集端的身份是真实的。

10.根据权利要求9所述的一种基于车联网的车辆套牌检测方法，其特征在于，还包括：

所述云端交管服务器在向所述采集端返回云端返回采集端消息中的任一类型消息之前，对所述云端返回采集端消息进行签名，得到第二云端数字签名；然后将所述云端返回采集端消息和所述第二云端数字签名发送给所述采集端；

所述采集端基于收到的所述云端返回采集端消息对所述第二云端数字签名进行验签：若验签失败，则所述采集端向所述云端交管服务器返回第二云端数字签名验证失败消息；若验签成功，则判定云端交管服务器发来的云端返回采集端消息是完整的未被篡改的、并且所述云端交管服务器的身份是真实的；

其中，将所述云端交管服务器向所述采集端返回的车辆号牌数字水印识别失败消息、第一云端数字签名验签失败消息、车辆号牌识别验证成功且未套牌消息和车辆号牌为套牌消息统一称为云端返回采集端消息。

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