CN205354128U - 一种车辆收费管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆收费管理系统，该系统包括：图像采集装置，用于采集待测路段的车辆图像；信息采集装置，用于采集待测路段的车辆信息；图像处理装置，用于对图像采集装置采集的车辆图像进行分析，实现车辆定位、车牌提取、车牌识别和信息输出；并将信息采集装置采集的车辆信息与进行分析后的车辆图像信息进行对比和校正，将正确的车辆信息提交收费结算系统。本实用新型处理速度快、图像输出帧率高、车辆定位精度准、车牌识别精度高、适应车速快(能够适应180km/h)等优势，未来在智能交通不停车收费管理领域具有良好的应用前景。

Description

一种车辆收费管理系统

技术领域

本实用新型涉及计算机视觉和车辆电子收费领域，尤其涉及一种车辆收费管理系统。

背景技术

随着我国大、中城市机动车保有量的大幅增加，由于城市的辐射式发展是的基础设施和硬件资源不平衡，也加剧了城市核心区的交通拥堵和车位紧张。严重的交通拥堵不仅降低了市民的出现效率，而且加剧了能源消耗和环境污染。

在核心区域实行机动车拥堵收费制度是一种可行的解决方案，是指在核心区关键路段通过架设不停车收费系统，记录进入、离开核心区域车辆的牌照、时间点，计算车辆在核心区的停留时间并收取一定数额的交通拥堵费。以此来减少机动车进入核心区的数量和停留时间，从而达到以经济手段提高公交出行比例、降低机动车用车率、缓解交通拥堵、缓解燃油消耗和环境污染的目的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于高速图像采集的车辆拥堵收费实现方法，从而实现高速图像及RFID信息采集、车牌识别、车辆定位、车辆信息同步、车辆比对，并将车辆捕获数据实时上传至收费结算系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种车辆收费管理系统，该系统包括：图像采集装置，用于采集待测路段的车辆图像；信息采集装置，用于采集待测路段的车辆信息；图像处理装置，用于对所述图像采集装置采集的车辆图像进行分析，实现车辆定位、车牌提取、车牌识别和信息输出；并将所述信息采集装置采集的车辆信息与进行分析后的车辆图像信息进行对比和校正，将正确的车辆信息提交收费结算系统。

优选地，在上述系统中，图像处理装置包括：第一功能模块，用于车辆图像进行检测处理，对粗定位的车辆目标进行车牌定位、识别；第二功能模块，用于根据车牌定位和识别数据对车辆进行精确定位；第三功能模块，用于将所述信息采集装置采集的车辆信息与车辆位置信息、采集时间、车牌数据进行对比和校正，将正确的车辆信息提交收费结算系统。

优选地，在上述系统中，第三功能模块还用于，将不符合要求或同步异常的数据单独保存并生成异常信息报警记录。

优选地，在上述系统中，第一功能模块由现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，简称FPGA)模块实现，FPGA模块内嵌车辆定位算法和车辆检测算法。

优选地，在上述系统中，第二功能模块由数字信号处理(DigitalSignalProcessing,简称DSP)模块实现，所述DSP模块内嵌车牌识别算法和车牌定位算法。

优选地，在上述系统中，第三功能模块由Acorn精简指令集机器(AcornRISCMachine，简称ARM)模块实现，所述ARM模块内嵌车辆同步算法和车辆比对算法。

优选地，在上述系统中，图像处理装置内置车牌过滤算法，对压线行驶车辆车道同时抓拍时，只输出一辆抓拍信息，防止重复扣款。

优选地，在上述系统中，图像采集装置采用互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，简称CMOS)摄像机，所述CMOS摄像机架设在待测路段龙门架或T型立杆上，每个CMOS摄像机拍摄区域覆盖1.5个车道，两条车道架设两台CMOS摄像机，并在两条车道分界区域形成交叉拍摄区，防止车辆漏拍。

优选地，在上述系统中，信息采集装置采用射频识别(RadioFrequencyIdentification，简称RFID)信息采集装置，所述RFID信息采集装置架设在待测路段龙门架或T型立杆上，通过其天线准确定位车辆RFID位置和车辆信息，并上传至所述图像处理装置。

优选地，在上述系统中，图像采集装置和信息采集装置通过以太网接入所述图像处理装置，所述图像处理装置将处理后数据通过光纤上传收费结算系统。

本实用新型处理速度快、图像输出帧率高、车辆定位精度准、车牌识别精度高、适应车速快(能够适应180km/h)等优势，未来在智能交通不停车收费管理领域具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种车辆收费管理系统应用场景示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种车辆收费管理系统结构示意图。

具体实施方式

通过以下结合附图以举例方式对本实用新型的实施方式进行详细描述后，本实用新型的其他特征、特点和优点将会更加明显。

图1为本实用新型实施例提供的一种车辆收费管理系统应用场景示意图。如图1所示，在待测路段架设龙门架或T型立杆，并在每个车道正上方分别安装1套300FPS高清CMOS摄像机和RFID信息采集装置。其中，CMOS摄像机拍摄区域覆盖1.5个车道，两条车道架设两台CMOS摄像机，并在两条车道分界区域形成交叉拍摄区，防止车辆漏拍；RFID信息采集装置覆盖范围与CMOS摄像机覆盖范围重合，其工作频率与视频分析频率保持一致，以便于之后的车辆数据同步计算。

图2为本实用新型实施例提供的一种车辆收费管理系统结构示意图。如图2所示，该系统包括：CMOS摄像机11、RFID信息采集装置12、图像处理装置20和收费结算系统30，其中图像处理装置20包括：FPGA模块21、DSP模块22和ARM模块23。其中，CMOS摄像机11和RFID信息采集装置12通过以太网接入图像处理装置20，图像处理装置20采用内嵌的视频检测算法、车辆识别算法、车辆定位算法、车辆信息同步和车辆比对算法对输入的信息进行处理，并将处理后数据通过光纤上传收费结算系统30。

具体地，图像采集装置采用CMOS摄像机11进行高速图像采集，其每秒图像采集和输出帧率高达300FPS。CMOS摄像机11可以架设在待测路段龙门架或T型立杆上，每个CMOS摄像机11拍摄区域覆盖1.5个车道，两条车道架设两台CMOS摄像机，并在两条车道分界区域形成交叉拍摄区，防止车辆漏拍。CMOS摄像机11采集的车辆图像通过以太网发送给图像处理装置20。

采用传统的CCD摄像机进行图像采集时，其最高帧率目前仅为30FPS，远远达不到拥堵收费系统所要求的车辆位置输出帧率不少于100FPS的要求。

信息采集装置采用RFID信息采集装置12，RFID信息采集装置12同样架设在待测路段龙门架或T型立杆上，通过其天线准确定位车辆RFID位置和车辆信息，并通过以太网上传至图像处理装置20。

RFID技术目前已经被广泛应用于高速公路收费、停车场收费等领域，但是，在上述区域中均通过布设减速带、安装自动栏杆等方式将车辆平均速度降低至20KM-40KM/H才能正确采集信息；而在城市拥堵收费领域中为了不影响正常的交通秩序，要求在车辆正常通行环境(40KM-80KM/H)下进行车辆信息的采集和识别，单独采用RFID检测精度难以保证；因此，我们增加了图像采集装置作为辅助手段，并将两者采集到的车辆信息进行同步校验最终将准确信息作为拥堵收费的重要依据。

图像处理装置20包括：FPGA模块21、DSP模块22和ARM模块23。其中，FPGA模块21内嵌车辆定位算法和车辆检测算法，用于对CMOS摄像机11采集的车辆图像进行检测处理，对粗定位的车辆目标进行车牌定位、识别，并排除非车辆目标、环境干扰等因素使系统更具普适性。

目前图像分析常用的架构是基于DM8127的嵌入式DSP方案，其核心频率为750Mhz，尽管可以实现8级流水，但是对于目前200万像素的100FPS的处理要求也根本满足不了。因此，我们在图像处理装置中增加了FPGA模块，其具有先天的并行运算优势，因此，在试验中我们达到了60FPS/秒的运算能力，然后我们通过FPGA模块进行车辆粗定位后再用DSP模块做精确定位和识别，从而将DSP输出效率提高至50FPS，同时我们根据车辆线性、匀速同行的原理进行图像插帧从而能够将系统输出帧率达到了100FPS。

DSP模块22内嵌车牌识别算法和车牌定位算法，用于根据车牌定位和识别数据对车辆进行精确定位。传统方案中没有车辆粗定位这一过程，DSP模块需要对一整块划定的区域进行大范围车牌搜索，其资源消耗高、识别率低，同时，由于没有粗定位和过滤系统容易受到异形车、摩托车等不规范机动车辆的干扰。

ARM模块23内嵌车辆同步算法和车辆比对算法，用于将RFID信息采集装置12采集的车辆信息与进行分析后的车辆图像信息，例如车辆位置信息、采集时间、车牌数据等信息进行对比和校正，将正确的车辆信息提交收费结算系统作为税费征稽的证据；而将不符合要求或同步异常的数据单独保存并生成异常信息报警记录，由人工及时干预处理结果，避免引起收费歧义。

优先地，本实用新型实施例提供的图像处理装置20内置车牌过滤算法，对压线行驶车辆车道同时抓拍时，只输出一辆抓拍信息，防止重复扣款。

在本实用新型实施例中，首先使用300FPS高速COMS摄像机和RFID信息采集装置同时对同一车道、同一车辆进行采集；然后通过图像处理装置对车辆图像进行智能分析，主要实现车辆定位、车牌提取、车牌识别和信息输出；之后系统再将RFID信息采集装置所识别的车辆数据与图像识别数据进行对比、校正，将正确的车辆捕获信息提交拥堵收费结算系统，并在收费结算系统中保存正确的车辆抓拍记录信息、车辆图片等证据，可有效防止收费歧义的发生。而对于车牌识别与RFID识别不一致、费用结算异常的车辆，系统可及时产生报警信息，提醒收费结算系统管理者及时进行人工干预，确保费用结算的正确、及时和有效。

本实用新型实施例与传统的CCD摄像机和工控机或CCD一体机相比，具有处理速度快、图像输出帧率高、车辆定位精度准、车牌识别精度高、适应车速快(能够适应180km/h)等优势，未来在智能交通不停车收费管理领域具有良好的应用前景。

显而易见，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下，在此描述的本实用新型可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本实用新型所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限定。

Claims (6)

1.一种车辆收费管理系统，其特征在于，包括：

图像采集装置，用于采集待测路段的车辆图像；

信息采集装置，用于采集待测路段的车辆信息；

图像处理装置，用于对所述图像采集装置采集的车辆图像进行分析，实现车辆定位、车牌提取、车牌识别和信息输出；并将所述信息采集装置采集的车辆信息与进行分析后的车辆图像信息进行对比和校正，将正确的车辆信息提交收费结算系统。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理装置包括：

第一功能模块，用于车辆图像进行检测处理，对粗定位的车辆目标进行车牌定位、识别；

第二功能模块，用于根据车牌定位和识别数据对车辆进行精确定位；

第三功能模块，用于将所述信息采集装置采集的车辆信息与车辆位置信息、采集时间、车牌数据进行对比和校正，将正确的车辆信息提交收费结算系统。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第三功能模块还用于，将不符合要求或同步异常的数据单独保存并生成异常信息报警记录。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置采用互补金属氧化物半导体CMOS摄像机，所述CMOS摄像机架设在待测路段龙门架或T型立杆上，每个CMOS摄像机拍摄区域覆盖1.5个车道，两条车道架设两台CMOS摄像机，并在两条车道分界区域形成交叉拍摄区，防止车辆漏拍。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息采集装置采用射频识别RFID信息采集装置，所述RFID信息采集装置架设在待测路段龙门架或T型立杆上，通过其天线准确定位车辆RFID位置和车辆信息，并上传至所述图像处理装置。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置和信息采集装置通过以太网接入所述图像处理装置，所述图像处理装置将处理后数据通过光纤上传收费结算系统。