摘要： 該車(chē)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(chē)輛信息，實(shí)現(xiàn)車(chē)型的自動(dòng)識(shí)別、分類(lèi)、車(chē)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(chē)輛進(jìn)行更加有效的監(jiān)管。
關(guān)鍵詞：車(chē)型識(shí)別；車(chē)輛多維特征信息
    在智能交通系統(tǒng)中，車(chē)輛特征信息的獲取對(duì)于車(chē)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(chē)型信息及車(chē)輛多維特征信息。車(chē)型識(shí)別和車(chē)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(chē)型識(shí)別技術(shù)結(jié)合車(chē)牌識(shí)別、不停車(chē)收費(fèi)/計(jì)重收費(fèi)，依據(jù)各地分類(lèi)及收費(fèi)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)車(chē)型識(shí)別和分類(lèi)，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(lèi)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(chē)輛類(lèi)型是收費(fèi)規(guī)則中一個(gè)基本和核心的依據(jù)，目前車(chē)型的分類(lèi)主要靠人工判斷，急需自動(dòng)及智能化。實(shí)現(xiàn)車(chē)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(chē)輛監(jiān)控的實(shí)施解決關(guān)鍵問(wèn)題。車(chē)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(chē)輛特征信息提取分析技術(shù)，獲取車(chē)輛多維度的信息，例如：車(chē)牌信息，車(chē)頭信息，車(chē)身信息，車(chē)尾信息等，利用提取的各種信息模擬人類(lèi)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(chē)型等車(chē)輛多維特征信息，自動(dòng)進(jìn)行分類(lèi)，并具有車(chē)輛圖像、車(chē)輛類(lèi)型、車(chē)輛特征（車(chē)身顏色、車(chē)輛外形尺寸、輪軸數(shù)等）等信息，可供查詢(xún)。
二、  系統(tǒng)原理
    車(chē)型識(shí)別系統(tǒng)采用高清視頻方式對(duì)車(chē)輛進(jìn)行多維度的檢測(cè)、提取車(chē)輛特征信息，依據(jù)車(chē)輛多維特征信息可以完整準(zhǔn)確的辨識(shí)、確認(rèn)車(chē)輛，從而判斷車(chē)輛類(lèi)型、確認(rèn)車(chē)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(chē)頭部位檢測(cè)，提取車(chē)輛的車(chē)頭高清圖片、車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)身顏色、車(chē)輛高度/寬度等特征信息。
    當(dāng)車(chē)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(chē)輛側(cè)面進(jìn)行檢測(cè)，提取車(chē)輛側(cè)面完整高清圖片、車(chē)輛軸數(shù)、輪數(shù)、車(chē)輛類(lèi)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(chē)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(chē)輪進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)車(chē)輪的外形特征進(jìn)行定位、單雙輪區(qū)分，車(chē)輪檢測(cè)定位后，再依據(jù)拼圖的原理計(jì)算軸距。當(dāng)車(chē)輛完整通過(guò)側(cè)視攝像機(jī)后，依據(jù)車(chē)輛側(cè)面完整的拼接圖，計(jì)算出車(chē)輛側(cè)面外形尺寸（高度、長(zhǎng)度）、車(chē)輛輪數(shù)、車(chē)輛軸數(shù)、軸距。依據(jù)車(chē)輛側(cè)面特征（外形尺寸、輪數(shù)、軸數(shù)、軸距）結(jié)合車(chē)頭特征（車(chē)牌顏色、車(chē)輛高度/寬度）可自動(dòng)判斷出車(chē)輛類(lèi)型。

側(cè)面逐幀圖像

側(cè)面拼接圖

后視攝像機(jī)對(duì)車(chē)輛尾部進(jìn)行檢測(cè)，提取車(chē)輛尾部高清圖片、尾部車(chē)牌號(hào)碼等特征信息。
基本的車(chē)型分類(lèi)規(guī)則如下：

    車(chē)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(chē)輛分離、補(bǔ)光等模塊組成，集成在一體化的車(chē)型識(shí)別裝置中。

    車(chē)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(chē)型類(lèi)別信息、車(chē)牌信息、車(chē)輛圖片等車(chē)輛其他相關(guān)特征信息。
收費(fèi)中心和車(chē)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(chē)道控制機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向收費(fèi)中心發(fā)送車(chē)輛信息，收費(fèi)中心將判斷結(jié)果返回給相關(guān)的車(chē)道控制機(jī)。車(chē)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(chē)型識(shí)別系統(tǒng)捕獲到的車(chē)輛信息（入口車(chē)道信息、時(shí)間信息、車(chē)型信息、車(chē)牌信息及車(chē)牌的二值化圖像、車(chē)牌顏色、軸距、軸數(shù)等）存儲(chǔ)到通行卡中，并存儲(chǔ)到車(chē)道控制機(jī)中并上傳至收費(fèi)中心。而在無(wú)車(chē)型識(shí)別系統(tǒng)的自動(dòng)發(fā)卡機(jī)車(chē)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(chē)道通行效率。
    車(chē)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(chē)輛入口車(chē)道車(chē)型自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)果，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)車(chē)輛收費(fèi)站入口和出口的車(chē)輛車(chē)牌、車(chē)型等信息的比對(duì)，從而可以快速核對(duì)車(chē)輛圖像特征屬性（車(chē)頭、側(cè)面、車(chē)尾），確定車(chē)輛身份?；谝陨系男畔?，即使是在車(chē)輛為無(wú)牌、套牌或是遮擋號(hào)牌的情況下，也可以判斷車(chē)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(chē)道應(yīng)用
    在高速公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，ETC不停車(chē)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(chē)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(chē)輛進(jìn)行有效監(jiān)管成為關(guān)鍵性問(wèn)題。
    ETC車(chē)道基本無(wú)人值守，僅僅依靠常規(guī)的車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)并不能全面獲取車(chē)輛信息，車(chē)型識(shí)別系統(tǒng)則顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)。車(chē)型識(shí)別系統(tǒng)一方面可以通過(guò)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確識(shí)別車(chē)輛號(hào)牌；另外可精準(zhǔn)提取出車(chē)輛更多維度的信息，對(duì)車(chē)型進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)特征的綜合比對(duì)，判斷通行車(chē)輛是否為同一車(chē)輛，車(chē)輛是否為套牌車(chē)輛，OBU內(nèi)數(shù)據(jù)與車(chē)型是否相符等；從而可以對(duì)車(chē)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(chē)道應(yīng)用示意圖

    車(chē)型識(shí)別單元實(shí)時(shí)檢測(cè)收費(fèi)車(chē)道內(nèi)的圖像，對(duì)高清圖像進(jìn)行處理，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻檢測(cè)。當(dāng)有機(jī)動(dòng)車(chē)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(chē)型、車(chē)牌識(shí)別。在抓拍的圖片中，車(chē)輛特征、車(chē)牌號(hào)碼可清晰辨識(shí)。系統(tǒng)可將車(chē)輛類(lèi)型、車(chē)牌信息等寫(xiě)入通行卡。在出口收費(fèi)車(chē)道讀出通行卡內(nèi)的識(shí)別信息，并與入口車(chē)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(chē)輛圖像特征屬性（車(chē)頭、側(cè)面、車(chē)尾），自動(dòng)判斷車(chē)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(chē)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(chē)輛多維度特征信息，通過(guò)車(chē)型決策樹(shù)得出車(chē)型識(shí)別結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛信息獲取的全面性和精確性，為道路運(yùn)營(yíng)、車(chē)輛管理存在的諸多復(fù)雜問(wèn)題，提供有效的解決方案。