车牌自动识别停车场管理系统技术方案.docx
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车牌自动识别停车场管理系统技术方案
车牌自动识别停车场管理系统技术方案
2017-05-1710:
46
前言
随着现代化管理手段的进步和科学技术的日益发展，小区用户对车辆管理的要求越来越高。
过去的人工刷卡的管理方式已经不适应现代化发展的需要，针对目前快节奏，高速度的工作模式，要求管理方法和制度要有一个根本的改善，这种改善不但要适应用小区管理的需求，也要适应社会的需求，要适应人的感官的需求和习惯性操作的需求。
但是目前任何高科技产品都不能完全代替人类的手工操作，不能完全取代人的思维，更不能与人的思维方式相吻合。
因此我们在做自动化管理系统的设计时，要尽可能地强调自动化手段，但又不可忽略人工干预的因素，二者巧妙地结合起来，可达到事半功倍的效果。
本设计方案就是基于以上的思想基础，针对小区车辆管理的实际情况，结合各种现代化高科技手段完成的。
我们的目标是为小区用户的车辆管理提供一个车牌识别功能的解决方案。
我们采用的是当前国内最先进的车牌识别技术。
此设计方案着重考虑了识别的准确性，及车牌自动识别算法在各种停车场车辆管理系统中的灵活嵌入，既考虑到用户的需求，又囊括了各种高科技技术，而且增加了一些管理手段，尽可能地为用户提供一个完善的小区车辆管理系统。
第1章用户需求分析
在现代化停车场管理中，涉及到各方面的管理，其中车辆的管理是一个重要的方面。
尤其是对特殊停车场、大院及政府机关、小区而言，要求对各种车辆实时地进行严格的管理，对其出入的时间进行严格的监视，并对各类车辆进行登记（包括内部车辆和外部车辆）和识别。
对大规模的场区中，各种出入的车辆较多，如每辆车都要进行人工判断，既费时，又不利于管理和查询，保卫工作比较困难，效率低下。
为了改善这种与现代化停车场、大院及政府机关、小区等不相称的管理模式，需要尽快实现车辆管理工作的自动化、智能化，并以计算机网络的形式进行管理，对所有出入口的车辆进行有效地、准确地监测和管理。
要求系统提供相应的应用软件，实现营区管理的高效率、智能化。
该系统是利用视频流的车牌自动识别算法，无需地感触发，对车辆进行抓拍、号牌识别，当车辆进入小区入口时，车牌自动识别算法自动抓拍车辆照片并识别车牌号码，将车牌号码，颜色，车牌特征数据，入场时间信息等传记录下来，固定车辆可无障碍出入停车场，临时车辆人工审核后入场，为用户提供了一种崭新的服务模式。
系统自动识别进入小区车辆的号码和车牌特征，验证用户的合法身份，自动比对黑名单库，自动报警，并可对整个停车场情况进行监控和管理，包括出入口管理，内部管理，采集，存储数据和系统工作状态，以便管理员进行监控，维护，统计，查询和打印报表等工作。
车辆出入小区，完全处于系统监控之下，使小区的出入，收费，防盗，车位管理完全智能化、自动化并具有方便快捷，安全可靠的优点。
第2章系统结构、技术指标
2.1系统结构
2.2系统工作流程
2.2.1入口部分
说明如下：
车辆达到小区入口摄像机识别区域，自动识别车辆车牌号码，并对车辆类型做出判断。
内部车：
自动开闸放行/手工开闸放行可选，系统自动保存车辆入场信息及图片到数据库。
临时车：
自动开闸放行/手工开闸放行可选，系统自动计时并保存入口抓拍图片到数据库。
无牌车辆：
操作员手动放行，系统自动归档，计时并保存入口抓拍图片到数据库。
2.2.2出口部分
说明如下：
车辆达到小区出口摄像机识别区域，自动识别车辆车牌号码，并对车辆类型做出判断。
内部车：
自动开闸放行/手工开闸放行可选，系统自动保存车辆出场信息及图片保存数据库。
临时车：
自动开闸放行/手工开闸放行可选，0元可选择手动和自动放行；如收费，按临时车收费标准收费，收费后手工放行，系统自动保存出口抓拍图片和数据到数据库。
无牌车辆：
点击界面无牌车辆，根据车辆特征找到对应的车辆后双击，记录到数据库，0元可选择手动和自动放行；如收费，按临时车收费标准收费，收费后手工放行，系统自动保存出口抓拍图片和数据到数据库。
2.3识别系统技术指标
在正常城市车牌清洁程度情况下，行驶车牌无遮挡，平均字母和数字识别率可达到99%以上，通过针对系统应用地区加强模板，可实现整牌识别率（含车牌汉字）达到99%以上。
单号牌识别时间：
<0.2秒
整牌识别率：
>95%（整牌识别率=完全正确号牌数/自然车流量）
号牌检测率：
>98%
允许车辆行驶速度：
0~60公里/小时
输出图像分辨率：
720*288
输出信息：
车辆大图、号牌识别号码、号牌颜色、车辆类型、进出时间
第3章系统特点及软件介绍
3.1主要特点
识别系统对环境的依赖性降低至最低程度，可实现全天候正常工作，且识别率保持较高水平。
采用高清宽动态CMOS和TIDSP，峰值计算能力高达6.4Ghz。
可识别的最小号牌宽度为45个像素。
适应复杂的气候及光照条件，如阴天、雨天、晚上仍可保证高识别率。
适应高速大流量，车速在60km/h，单车道流量为30辆/分钟时仍可保证高识别率（>99%）。
实现对视频图像的逐帧处理，视频流触发，不用埋设地感线圈，避免破坏路面。
工程安装简便、运行稳定，不干扰用户已有系统。
无需地感及车辆检测器，节省成本且施工简单快速，极大的缩短施工时间。
具有极高的处理能力，对车辆行进过程中所有图像都进行识别和处理，不依赖于单张图片，有效提高设备对复杂环境的适应能力
完善的防砸车功能——系统能自动检测车辆的进出，当车辆处于道闸下方时，系统能自动检测到车辆存在，道闸将不会落下。
出入停车场迅速准确——出入停车场的司机无需做任何操作，汽车在进出停车场的出入口时，系统自动完成该车的审核、记录等工作，无需工作人员和司机的干预。
如果允许车辆通过，电动道闸自动打开，车辆进出完毕闸杆自动落下。
整个过程人性化、自动化，方便快捷，无需停车。
无卡管理模式——本系统可以完全省去IC卡或射频卡，实行无卡管理系统，对系统的性能不会产生影响。
利用每一辆车均有一个车牌，且每车的车牌均不相同的特点，集成数字图像采集、数字图像处理、车辆号牌自动识别等技术，真正实现了高度智能化，所有工作全部由计算机自动完成，具有安全、方便、快捷、可靠等特点。
u系统可扩充性好——系统采用了开放性结构，模块化设计，接口协议公开，扩展性好，支持多入口、多出口的情况。
3.2自动侦测硬件
系统自动侦测当前的网络、控制器连接状态等，当网络中断时，软件界面会显示控制器的连接处于中断状态，当网络恢复时，系统会自动连接控制器。
3.3安装维护简单
视频触发，不用埋设地感线圈，避免破坏路面。
直接将车牌识别设备加入原有系统中，即可实现车牌识别功能，有效地保护客户原有系统的投资。
可通过网络完成远程维护，设备即使出现故障，只需将识别设备拆下来进行维修，且不影响原有系统的使用。
3.4对不同光照的适应能力
在工程现场环境比较复杂，例如：
烟雾、雨雪、日光不同角度的照射、车灯以及大型广告牌等都有可能对识别系统造成干扰，特别是采用外触发方式的识别设备，其识别率严重依赖于所抓拍的图片，当抓拍的瞬间，车辆牌照处在受干扰位置，会造成误识别。
多奥公司的车牌识别算法对视频图像进行逐帧实时处理，车辆在运动过程中，角度、光照是不断变化的，总会在某些时刻车牌是清晰的，一定会采集到一些车牌清晰的视频帧用于分析和识别，因此我公司的车牌识别设备对光线、气候的抗干扰能力极强。
3.5应用系统功能
车牌自动识别算法可灵活挂接在各种需要车牌识别功能的管理系统中，从通常情况下考虑，管理软件具有以下功能：
3.5.1友好的用户界面
车牌识别：
车牌的识别采用车牌自动识别算法技术，可实现全天候工作。
采用纯视频算法识别，无需地感即可工作
车辆出入数据存储归档
车牌号码自动比对功能，通过数据库的查询，对车牌号码进行比对，分类处理
支持临时计费车，月租车，储值车，免费车四类车。
车牌查询：
可进行包括A：
按出入时间查询；B：
按出入地点查询；C：
按车辆车牌号查询等各种查询条件的模糊查询
车流统计功能：
对任意时段任意方向出入车辆进行统计，生成统计报表
打印数据清单或查询结果清单
可外输出语音及LED信息显示屏（此项选配）
车牌自动识别算法作为应用系统的前端，后端需要一个车辆管理系统及数据库支持，以有效地利用和体现车牌识别的功能，发挥其在车辆管理系统的巨大作用。
3.6中心管理系统
3.6.1车场管理
包含车场名称定义，车位数目管理，车场编号。
可增加，修改。
3.6.2用户管理
系统的安全是着重考虑的一个问题，尤其在软件方面，应当防止普通用户有意或无意地擅改系统、增删文件、安装或运行其它程序等。
操作人员可分别设定功能，各功能分别有出入管理（操作人员）、系统管理（管理人员）、固定用户管理（财务人员）、临时用户管理（财务人员）、报表管理（财务人员）、查询功能（财务人员、操作人员）等。
软件管理人员拥有全部功能使用权，并可根据需要分别赋予一个或多个功能给其他操作员。
3.6.3车辆管理
包含三块1）内部车辆授权2）内部车辆充值延期3）内部车辆注销。
3.6.4报表查询
包含1）车主报表3）充值报表4）金额报表5）收费报表6）出入报表7）出入详情报表8）车场状态
3.6.4.1出入详情报表
对于固定用户车辆及临时用户车辆出入车场的记录都可以轻松根据时间、出入口、车牌号等条件查到，可以查询任意时间、任一出入口、任一车辆的相应出入车场的记录。
记录包括入车场时间、入车场照片、入车场的出入口、车辆号牌、出小区时间、停留时间、出小区照片等信息。
第4章系统配置硬件介绍
4.1管理设备要求
CPU:
IntelI3以上配置
主板：
G31或则G41芯片组以上配置，独立显卡最优
内存2G以上
硬盘：
500G以上。
USB接口：
5个以上
显示器：
19寸以上。
4.2采集设备（必须的）
4.2.1车牌识别摄像机介绍
产品名称应用优势功能特性技术参数
车牌识别一体机
多奥独家集识别、摄像，补光于一体。
高清宽动态cmos传感器结合TiDSP，基于车牌自动曝光控制算法，成像优异，识别准确率高。
且只需外接网线和电源线，即可开始车牌的自动检测和识别，能有效避免用户繁琐的安装调试。
●自动识别车牌汉字、字母、数字、颜色及类型；
●实时视频监控及录像；
●远程调试、维护、升级，远程调整摄像机参数。
视频自动触发、虚拟线圈触发、外部触发三种触发方式：
●视频自动检测车辆功能（即无需线圈等外部触发信号，通过分析视频图像即可判断是否有车辆经过）；
●车辆通过虚拟线圈区域，触发识别
●通过外部触发信号进行抓拍识别；
●宽、窄视野皆有较高识别率，允许车牌宽度50-400像素；
●自动跟踪光线变化，有效抑制顺光和逆光；
●夜间抑制汽车大灯，牌照号码清晰可辨；
●外部触发、虚拟线圈触发、自动视频触发兼容；
●太网数据接口，直接接入系统网络；
●高级自动控温防护罩，适应恶劣环境。
号牌识别率：
白天≥99%；
夜间≥98%
号牌检出率：
白天≥99.5%；
夜间≥99%
适应车：
0-150公里/小时
最佳牌照尺寸：
100-160水平像素点
输出信息：
车辆特征图像、车牌图像，牌照号码、颜色、类型、通过时间
数据接口方式：
10/100M以太网TCP\IP
图像传感器：
1/3”CMOS
有效像素：
200W
最低照度：
0.1Lux（标准）
信噪比：
>50db
电子快门：
1/1至1/10000秒，22档
最佳拍摄范围：
3-10米
光源发光频率：
50Hz
防护等级：
IP66
工作温度：
-25℃～70℃
工作湿度：
≤90%
电源电压：
直流7-24V，纹波<200mV
外形尺寸：
452×145×133mm
重量：
2KG
存贮温度：
-50℃~120℃
功耗：
7W
4.2.2满位显示屏介绍
显示驱动接口：
根据上位机指令及逻辑条件驱动汉字显示屏显示相应操作提示或信息，如“请取卡”
发光点直径：
∮5
显示汉字数量：
5个
内置DC-DC转换器，宽电压使用范围（8-30V）
内存分区管理（220区、256B区），软件功能强大
字体属性3种、进入模式25种、停留模式12种、推出模式25种，可供用户编辑时随意使用
超高亮点阵、半户外显示、超薄不锈钢防水外壳
工作温度：
-20℃~+65℃
工作湿度：
10%~90%无凝露
表面工艺：
壳体采用1MM冷轧钢板，表面抗紫外线静电喷塑，防尘防水等级IP54
通信接口：
RS485，9600bps，8个数据位，1个停止位，无校验，ASCII编码
外观尺寸：
720mm长，220mm宽，1230mm高
4.2.3收费显示屏介绍
通讯接口：
RS485/RS232
显示驱动接口：
根据上位机指令及逻辑条件驱动汉字显示屏显示相应操作提示或信息，如“请取卡”
发光点直径：
∮3.7
显示/安装尺寸：
76*304.8/60*228
显示汉字数量：
4个
内置DC-DC转换器，宽电压使用范围（8-30V）
内存分区管理（220区、256B区），软件功能强大
字体属性3种、进入模式25种、停留模式12种、推出模式25种，可供用户编辑时随意使用
超高亮点阵、半户外显示、超薄不锈钢防水外壳
工作电源：
DC12V
工作温度：
-20℃~+65℃
工作湿度：
10%~90%无凝露
显示内容：
停车时间、收费金额等
空闲显示：
翻屏、滚屏等多种方式显示时间日期、欢迎用语、或其他相关提示信息
表面工艺：
壳体采用1MM冷轧钢板，表面抗紫外线静电喷塑，防尘防水等级IP54
外观尺寸：
310mm长，80mm宽
4.2.4智能道闸介绍
标准设计：
国际工业标准，通用配件，生产、制造与维修方便；
◆数字技术：
将传统的机电模式改进为现代的数控模式，实现精准定位、智能调控、信号反馈、准确无误等功能作用，一确保车辆的安全性进出；
◆机械防撞：
最大限度减小车辆冲击对道闸设备的损坏；
◆抗干扰性：
适应各种恶劣的野外道路收费环境中工作；
◆安全防砸：
具有压力电防波防砸、红外防砸和地感防砸等智能防砸技术，以保安全；
◆防水性强：
先进的防水结构和抗老化喷塑处理，坚固耐用，永不褪色；
◆外观设计：
造型时尚、线条流畅、色彩靓丽、美观大方；
◆自检模式：
方便用户日常维护与调试；
◆双模功能：
智能模式与普通模式可互切换；
◆反复工作：
可正常无故障运行500万次以上，以满足日常频繁工作的需求；
◆运行状态：
可手动、自动及智动多种状态运行，以实现不同时间落杆的运行状态。
电源：
AC220V
功率：
300W
闸杆最大长度：
6m
闸杆中心高度：
940cm
闸杆升/降时间：
1.2～6s
工作环境温度：
-40℃～+60℃
输入接口：
+12V电平信号或脉宽＞100ms的脉冲信号，驱动电流＜10mA
表面处理：
现代喷涂工艺
外观尺寸：
388mm长，252mm款宽，1080mm
4.2.5微信支付功能介绍
1.多奥车牌识别系统正式加入微信支付功能，在停车场出口附件显眼位置贴上可以供用户扫描的二维码，当业主需要出场前扫一下二维码输入车牌号码就可以进行微信支付了，支付成功之后可以直接车牌识别出场，不需要再次缴费。
第5章系统安装及效果图
5.1车牌识别系统安装图示
每个出入口架设一个高度为1.0-1.5米的摄像机立柱，立柱安装车牌识别专用摄像机，摄像机镜头指向车道前方约3.5-5.0米的地面处对准车牌。
具体安装位置如下图所示。
设备安装三维示意图
具体的施工要求，根据现场情况另做详图。
不同的施工尺寸，选择不同的焦距镜头。
5.2安装调试说明
1、安装距离：
保证有效识别距离在3m以上。
所谓有效识别距离，是指可识别的车道长度。
2、安装位置：
摄像机安装在道闸主机前靠近车道的一侧安全岛为佳，以摄像机不伸出安全岛和紧靠道闸主机但不影响道闸使用为原则
3、安装高度：
对应不同的识别距离，安装高度相应变化，确保俯角小于30。
建议选用高度可调的立柱。
由于一体机出色的宽动态效果，高低杆安装都能得到较高的识别率。
请尽量保证车牌在图像中水平，如果水平角大于30。
会一定程度影响识别率。
下图是正确安装的高杆和低杆成像示例：
图2
安装高度与对应有效识别距离的典型配比：
参考序号有效识别距离D（米）推荐安装高度H（米）对应俯角C（度）
141.5约20
4、相机补光灯亮度设置：
对应不同的识别距离，内置补光灯的亮度需要不同的设置；
在网页界面的“安装引导“页可设置内置补光灯亮度等级（见图3）
图3
推荐的亮度等级与有效识别距离配比表
参考序号有效识别距离D亮度等级
13米以内2
23~4米3
34~6米4
46~8米5
58~10米6
610米以上7
内置补光灯亮度合适时效果如图4：
图4
内置补光灯过亮，造成过曝的情况如图5，此时应酌情降低内置补光灯的亮度等级。
图5
注意：
内置补光灯仅用于照亮车牌，而不适于对环境进行补光。
5、外置补光灯选型与安装：
为了在夜间得到更好的成像质量和提高识别率，需要安装外置补光灯。
外置补光灯使用停车场专用白光LED补光灯，带光敏电阻自动开关功能，防水等级IP65。
安装示意见图6。
图6
外置补光灯功率、聚光角度与有效识别距离的典型配比表
参考序号有效识别距离D聚光角度c（度）推荐功率（瓦）
15米内9010
25到10米6010或15
310到20米4515或20
4大于20米3020或更大
特别需要避免以下外置补光灯错误的安装情形：
外置补光灯与一体机安装距离过近：
如图7左，两者的安装距离小于30cm，补光灯的光线会直接被车牌表面的反光涂层反射到镜头，导致车牌在视频图像中过曝，显得发白，影响最终的识别结果；
图7
注意：
请确保外置补光灯的安装位置到一体机的垂直距离保持在40CM以上；
6、镜头变倍设置：
为了在不同识别距离上达到最佳识别效果，需要调节镜头变倍，使得车牌在视频中的宽度在120-200个像素范围，或者占视频图像宽度的1/10-1/7之间。
可在网页界面的“安装引导”页进行调节，引导页的视频图像上已经给出了一个推荐的车牌尺寸，只需调节“变倍”，配合“聚焦”，使实际场景中的车牌尺寸尽量接近于推荐的车牌尺寸即可（见图8）。
图8
7、虚拟线圈设置：
可在网页界面的“安装引导”页面进行配置，见图9。
图9
线圈的位置需要特别注意，参考图10和图11。
图10
图11
注意：
请确保线圈位置在视频图像的下半部分！
8、主要技术参数：
A、车牌像素宽度：
120-200
B、侧角：
建议小于30度，支持45度；
C、俯角：
建议小于30度，支持45度；
D、最佳识别区域：
视频图像的下半部分（虚拟线圈绘制于此）；
E、有效识别距离：
推荐3~6米，支持2~8米（按标配的2.8~12mm镜头），4~16米（升级的6~22mm镜头），最大到30米（升级到手动的5~50mm镜头）
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