基于高清车牌识别系统的高速公路收费二义性路径解决方案

0 背景

　　随着高速公路建设的迅猛发展，国内很多省份高速公路逐渐向网状结构发展，从同一点出行到另外一点的路径不止一条，高速公路建设和管理开始关注高速公路多义性路径问题，其精确识别成为一个迫切需要解决的难题。高速公路多义性路径识别所以受到社会关注，与高速公路发展、交通管理需求、提高服务水平以及费用通行费用拆分有关系。

　　高速公路网状发展和各路段投资主体构成复杂是多义性路径识别需求产生的根本原因。由于各路段投资主体不同，对于因多义性路径导致不能精确拆分的问题较为敏感，为了维护各投资主体的合法权益，必然要求采用技术手段提高多义性路径识别的精度，解决费用拆分模糊的问题。

　　目前国内解决路径识别问题主要思路通过技术措施试图在现场精确识别出车辆行驶的路径，直接解决收费和拆分问题。技术措施通常包括：标识站法、车牌识别法、标签识别法、RFID射频标识法等。本文主要结合笔者参与的国内某省路径识别解决方案的设计工作，阐述基于高清车牌识别的路径识别解决方案，包括车牌识别解决方案的原理、技术实施方案、主要设备要求、路径构建实现等。

1  车牌识别解决方案的原理

　　识别的基本思路是识别出路网中每一车辆的实际行驶路径，避免路网中出现行驶路径的歧义，从而解决路网中多路径问题。通过标识方法识别车辆行驶路径的基本原理是通过一些手段采集车辆行驶路径信息，确认车辆行驶路径。车辆的行驶路径信息主要包括出口、入口、路段等三种信息，只要三种信息齐全，路径就可以惟一确定。

　　车牌识别法的核心是利用高速公路上行驶车辆的车牌具有唯一性的特征，依赖车牌自动识别技术以及网络实时传输技术的良好应用，在所有高速公路的入口、出口设置车牌识别系统(或者人工输入车牌)，在路网内关键点设置主线车牌自动识别系统，将识别出的通过车辆的车牌信息上传上级系统；在车辆出口时，通过系统查询该车中途通过关键点的车牌记录，将入口、出口、路段三种车牌信息比对，判定车辆实际行驶的路线，收取车辆通行费，并以此作为拆分通行费结算依据。

　　具体实施即在在高速公路网内存在二义性路径两点之间的路径断面上设立门架，在门架上安装车牌识别设备，摄像机结合实际车道数进行布设，车牌识别器自动识别来往车辆的牌照号码，车牌识别管理软件实时采集各车牌识别器的识别结果（时间、站点和车牌号等）和图片并保存在本地服务器，传输软件将识别结果上传到省联网中心，收费软件则依据车牌识别结果信息计算费额。

2 技术实施方案

　　2.1系统构成

　　在主线路段合适位置设置龙门架，龙门架上安装300万像素车牌识别设备，双向四~六车道共采用4台摄像机，每方向设置两台采用热备方式工作，布设在龙门架上。另外为了提高识别精度及夜间行车舒适度，在摄像机安装龙门架上安装金卤灯一套，另外在该龙门架前方25米再增设一套龙门架，该龙门架安装金卤灯一套/车道。

　　龙门架路侧安装设备柜内一套，内放置交换机、UPS、配电箱、防雷器等。前端图像设备主要是固定在护罩内的摄像机、镜头和补光灯。高清车牌识别处理设备安装在远端的收费站内。高清摄像机与AC/DC模块安装在护罩里，护罩安装在车道路面的上方，图像的中心点与龙门架的水平距离为35米。三只高亮LED辅助光源安装在高清摄像机周围，水平间距0.1米，分别指向三条车道摄像机视野覆盖的区域。

　　高清摄像机通过100M网络口传出JPEG图像帧，信号通过交换机+光纤方式传输到就近收费站，上传图像帧数据通过高清车牌识别处理设备处理后，识别结果保存到后台数据库服务器，并通过通信系统传到省中心，省中心结算通行费时根据上传出入口信息及识别的车牌信息构建路径信息。

　　同时需要设置一些辅助设施包括金卤灯、室外机柜、配电箱、防雷器、双绞线、单模光缆、电缆等。该方案每车道采用双机热备的方式，提高车牌信息抓拍的准确率，进而提高车牌信息的识别率和稳定性。

　　2.2车牌识别点设置位置选择

　　车牌识别点的设置位置主要重点考虑以下因素：

　　（1）每个环路的每条路段设1处；

　　（2）在路段上设置龙门架的地点尽量靠近收费站或者服务区，便于保证电源与数据传输；

　　（3）龙门架的地点处单向尽量不超过3个车道，节约投资成本；

　　（4）摄像机视角前方500m左右宜为直线段；

　　2.3 设计要点

　　（1）前端龙门架设计

　　? 高度6.5米-8.5米；

　　? 预留可安装图像采集前端设备的横杆，横杆直径不少于60毫米；

　　? 电源、传输上架；

　　? 需要防雷设计。

　　（2）前端图像采集

　　? 采用300万像素高清摄像机，实现2~3个车道的全覆盖；

　　? 采用抱箍安装在龙门架的横杆上；

　　? 夜间补光灯按照1道1套的方式安装在同一横杆上；

　　? 利用5类网络线将数据传输到龙门架附近的控制机箱内。

　　（3）信号传输

　　? 龙门架旁边设置控制机箱，内部设置交换机等设备；