摘要： 該車型識(shí)別系統(tǒng)基于多維度視頻分析/檢測(cè)，利用機(jī)器仿生等技術(shù)手段，通過(guò)圖像拼接、精準(zhǔn)分析、深度學(xué)習(xí)等提取多維度的車輛信息，實(shí)現(xiàn)車型的自動(dòng)識(shí)別、分類、車輛多維信息提取?？梢詰?yīng)用于自動(dòng)發(fā)卡、ETC等系統(tǒng)，作為提高通行效率及防止逃費(fèi)的應(yīng)用解決方案，對(duì)通行車輛進(jìn)行更加有效的監(jiān)管。
關(guān)鍵詞：車型識(shí)別；車輛多維特征信息
在智能交通系統(tǒng)中，車輛特征信息的獲取對(duì)于車輛有效監(jiān)控和全自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)行是關(guān)鍵因素，而越來(lái)越多的應(yīng)用環(huán)境都需要車型信息及車輛多維特征信息。車型識(shí)別和車輛多維特征提取作為智能交通系統(tǒng)中的重要分支和關(guān)鍵技術(shù)之一，已成為越來(lái)越重要的信息采集手段。在公路收費(fèi)等應(yīng)用領(lǐng)域，車型識(shí)別技術(shù)結(jié)合車牌識(shí)別、不停車收費(fèi)/計(jì)重收費(fèi)，依據(jù)各地分類及收費(fèi)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)各類車型識(shí)別和分類，將有效改善公路部門(mén)服務(wù)質(zhì)量、提高道路通行能力和路網(wǎng)營(yíng)運(yùn)管理水平。
一、系統(tǒng)概述
隨著交通建設(shè)的高速發(fā)展，公路、橋梁等收費(fèi)有償使用類交通設(shè)施越來(lái)越多，相應(yīng)對(duì)其交通控制管理及收費(fèi)方式的要求也在不斷提高。車輛類型是收費(fèi)規(guī)則中一個(gè)基本和核心的依據(jù)，目前車型的分類主要靠人工判斷，急需自動(dòng)及智能化。實(shí)現(xiàn)車型進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，將為公路的智能/自動(dòng)化收費(fèi)、道路/車輛監(jiān)控的實(shí)施解決關(guān)鍵問(wèn)題。車型識(shí)別系統(tǒng)以機(jī)器仿生為技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)信息技術(shù)和多維車輛特征信息提取分析技術(shù)，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(guò)深度分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，形成對(duì)特定應(yīng)用的決策邏輯，最終替代人做出準(zhǔn)確合理的判斷和結(jié)論，得出車型等車輛多維特征信息，自動(dòng)進(jìn)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(shù)等）等信息，可供查詢。
二、 系統(tǒng)原理
車型識(shí)別系統(tǒng)采用高清視頻方式對(duì)車輛進(jìn)行多維度的檢測(cè)、提取車輛特征信息，依據(jù)車輛多維特征信息可以完整準(zhǔn)確的辨識(shí)、確認(rèn)車輛，從而判斷車輛類型、確認(rèn)車輛身份。
產(chǎn)品外形示意圖
抓拍過(guò)程中，前視攝像機(jī)對(duì)車頭部位檢測(cè)，提取車輛的車頭高清圖片、車牌號(hào)碼、車身顏色、車輛高度/寬度等特征信息。
當(dāng)車輛進(jìn)入側(cè)視攝像機(jī)的視野范圍后，側(cè)視攝像機(jī)對(duì)車輛側(cè)面進(jìn)行檢測(cè)，提取車輛側(cè)面完整高清圖片、車輛軸數(shù)、輪數(shù)、車輛類型等特征信息。側(cè)視攝像機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)每幀圖像的變化，依據(jù)每?jī)蓭瑘D像之間的差異，對(duì)其進(jìn)行拼圖，再依據(jù)兩幀圖像之間的像素差異，計(jì)算出兩幀圖像拼接后車身對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度和高度。同時(shí)，側(cè)視攝像機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)車輪進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)車輪的外形特征進(jìn)行定位、單雙輪區(qū)分，車輪檢測(cè)定位后，再依據(jù)拼圖的原理計(jì)算軸距。當(dāng)車輛完整通過(guò)側(cè)視攝像機(jī)后，依據(jù)車輛側(cè)面完整的拼接圖，計(jì)算出車輛側(cè)面外形尺寸（高度、長(zhǎng)度）、車輛輪數(shù)、車輛軸數(shù)、軸距。依據(jù)車輛側(cè)面特征（外形尺寸、輪數(shù)、軸數(shù)、軸距）結(jié)合車頭特征（車牌顏色、車輛高度/寬度）可自動(dòng)判斷出車輛類型。
側(cè)面逐幀圖像
側(cè)面拼接圖
后視攝像機(jī)對(duì)車輛尾部進(jìn)行檢測(cè)，提取車輛尾部高清圖片、尾部車牌號(hào)碼等特征信息。
基本的車型分類規(guī)則如下：
車型識(shí)別系統(tǒng)由三維圖像采集、多元特征信息提取分析、車輛分離、補(bǔ)光等模塊組成，集成在一體化的車型識(shí)別裝置中。
車型識(shí)別裝置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與收費(fèi)系統(tǒng)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(guān)特征信息。
收費(fèi)中心和車道控制機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)連接，采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。車道控制機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向收費(fèi)中心發(fā)送車輛信息，收費(fèi)中心將判斷結(jié)果返回給相關(guān)的車道控制機(jī)。車道控制機(jī)和收費(fèi)中心都是在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，之間交換信息，數(shù)據(jù)的處理過(guò)程是相互獨(dú)立的。
駕駛員取卡操作圖片
同時(shí)可將車型識(shí)別系統(tǒng)捕獲到的車輛信息（入口車道信息、時(shí)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(shù)等）存儲(chǔ)到通行卡中，并存儲(chǔ)到車道控制機(jī)中并上傳至收費(fèi)中心。而在無(wú)車型識(shí)別系統(tǒng)的自動(dòng)發(fā)卡機(jī)車道，駕駛員需要按動(dòng)取卡按鈕進(jìn)行取卡操作，易造成時(shí)間延誤，影響車道通行效率。
車輛駛出時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)讀取通行卡內(nèi)的信息，可以獲取車輛入口車道車型自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)果，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)車輛收費(fèi)站入口和出口的車輛車牌、車型等信息的比對(duì)，從而可以快速核對(duì)車輛圖像特征屬性（車頭、側(cè)面、車尾），確定車輛身份。基于以上的信息，即使是在車輛為無(wú)牌、套牌或是遮擋號(hào)牌的情況下，也可以判斷車輛是否存在逃費(fèi)或其他違法行為，有效解決自動(dòng)發(fā)卡機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題。
多維信息合成圖
(二)ETC收費(fèi)車道應(yīng)用
在高速公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，ETC不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用為我們的出行提供了便利。相對(duì)于人工收費(fèi)車道，ETC的優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)快速通行、自動(dòng)計(jì)費(fèi)，節(jié)省人力成本，降低管理費(fèi)用。但隨著ETC的推廣和應(yīng)用，如何對(duì)通行車輛進(jìn)行有效監(jiān)管成為關(guān)鍵性問(wèn)題。
ETC車道基本無(wú)人值守，僅僅依靠常規(guī)的車牌識(shí)別系統(tǒng)并不能全面獲取車輛信息，車型識(shí)別系統(tǒng)則顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)。車型識(shí)別系統(tǒng)一方面可以通過(guò)對(duì)車輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確識(shí)別車輛號(hào)牌；另外可精準(zhǔn)提取出車輛更多維度的信息，對(duì)車型進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)特征的綜合比對(duì)，判斷通行車輛是否為同一車輛，車輛是否為套牌車輛，OBU內(nèi)數(shù)據(jù)與車型是否相符等；從而可以對(duì)車輛的違法犯罪行為、逃費(fèi)行為等進(jìn)行有效的監(jiān)管，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
ETC車道應(yīng)用示意圖
車型識(shí)別單元實(shí)時(shí)檢測(cè)收費(fèi)車道內(nèi)的圖像，對(duì)高清圖像進(jìn)行處理，對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻檢測(cè)。當(dāng)有機(jī)動(dòng)車進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域時(shí)對(duì)其進(jìn)行抓拍和圖片處理，實(shí)現(xiàn)車型、車牌識(shí)別。在抓拍的圖片中，車輛特征、車牌號(hào)碼可清晰辨識(shí)。系統(tǒng)可將車輛類型、車牌信息等寫(xiě)入通行卡。在出口收費(fèi)車道讀出通行卡內(nèi)的識(shí)別信息，并與入口車道自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)果相比對(duì)，通過(guò)核對(duì)車輛圖像特征屬性（車頭、側(cè)面、車尾），自動(dòng)判斷車輛信息是否存在差異。如果核對(duì)信息不一致，將會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，提醒工作人員及時(shí)處理。
七、結(jié)束語(yǔ)
機(jī)器仿生，即模仿生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和控制原理設(shè)計(jì)制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的機(jī)械。車型識(shí)別系統(tǒng)，是基于視頻分析，利用機(jī)器仿生等技術(shù)手段，分析提取車輛多維度特征信息，通過(guò)車型決策樹(shù)得出車型識(shí)別結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)車輛信息獲取的全面性和精確性，為道路運(yùn)營(yíng)、車輛管理存在的諸多復(fù)雜問(wèn)題，提供有效的解決方案。
