基于車牌識別技術(shù)的IC卡及通行費(fèi)防流失對策研究
文章出處：http://botanicstilllife.com 作者：張斌 付江成 胡松利 王勇 人氣： 發(fā)表時間：2011年09月27日
0、引言
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路通車?yán)锍滩粩嘣黾?，?lián)網(wǎng)范圍和運(yùn)營管理單位都逐年增多，隨之而來的IC卡、通行費(fèi)流失問題越來越受到各級高速公路管理者的關(guān)注。從理論上說，高速公路是封閉的，車輛只能從入口領(lǐng)卡進(jìn)入高速公路，經(jīng)過出口驗卡交費(fèi)后出高速公路，出口如果發(fā)現(xiàn)通行車輛丟卡，也需要收取卡成本賠償金，通行卡是不應(yīng)該莫名其妙的流失的。但實際情況是隨著高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)工作的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)的路段級的收費(fèi)、監(jiān)控、通信管理受到聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，卡、費(fèi)流失的多樣化與復(fù)雜性以成為我們多年來未能完全破解的難題。本文結(jié)合我所多年來開發(fā)高速公路收費(fèi)及相關(guān)管理系統(tǒng)的經(jīng)驗，就高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)后造成的通行卡、費(fèi)流失途徑進(jìn)行了簡單的分析總結(jié)，提出一種應(yīng)用車牌自動識別技術(shù)有效防止IC卡及通行費(fèi)流失的對策，旨在最大限度地堵塞卡、費(fèi)流失漏洞。
1、現(xiàn)狀及原因
廣東省自2004年底已實現(xiàn)全省范圍高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，運(yùn)營管理單位包括高速公路總公司、各分公司、省公路局下轄各地市公路局等等。在這種情況下，任何一個管理處，收費(fèi)站出現(xiàn)漏洞都會導(dǎo)致IC卡及通行費(fèi)的不斷流失。據(jù)統(tǒng)計，去年廣東全省高速公路IC卡流失在10%以上，除IC卡本身的成本給系統(tǒng)運(yùn)行帶來額外經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，由此導(dǎo)致的逃費(fèi)現(xiàn)象也日益突出，另外，大量的卡流失造成整個路網(wǎng)通行卡總數(shù)短缺，個別收費(fèi)站因IC卡庫存不足已經(jīng)嚴(yán)重影響收費(fèi)秩序。
經(jīng)多方調(diào)查，通行卡流失原因主要可分為三類有：
一是硬件條件造成卡丟失。由于部分高速公路封閉不嚴(yán)，車輛在入口領(lǐng)卡上高速公路，從未封閉的出口出去，把通行卡攜帶走；
二是車輛闖關(guān)造成卡丟失；
三是收費(fèi)員原因造成卡丟失。部分出口收費(fèi)員操作不規(guī)范（在出口通過車隊鍵將車輛操作放行）或收費(fèi)員作弊（私放車輛、私存通行卡等）造成IC卡流失；
四是流通過程中卡丟卡。特別是部分公務(wù)車、軍警及免費(fèi)車輛，在入口領(lǐng)取通行卡，出口使用公務(wù)卡，現(xiàn)有營運(yùn)方式無法有效地防止通行卡的流失。
對于前兩種原因造成的卡丟失，主要應(yīng)采取封閉高速公路上除出入口外可能的開放處和加強(qiáng)監(jiān)管力度來解決。本文重點研究后兩種原因造成的卡流失，將車牌與入口發(fā)卡情況相關(guān)聯(lián)，在出口收費(fèi)處增加收發(fā)卡條件判斷，有效減少IC卡流失。
2、系統(tǒng)實現(xiàn)
2.1實現(xiàn)思想
車輛進(jìn)入高速公路時，車牌識別設(shè)備自動識別車牌信息，確定是否需要發(fā)卡，并從IC卡發(fā)卡機(jī)處獲知是否已對該車輛發(fā)卡，若車輛已發(fā)卡，將車輛牌照、IC卡卡號及車輛前景圖片一起存儲到數(shù)據(jù)庫中。車輛到達(dá)高速公路出口時，車牌識別設(shè)備自動識別車牌信息，再根據(jù)車牌信息在數(shù)據(jù)庫中查找該車是否已領(lǐng)取IC卡，若有領(lǐng)取IC卡，則通知收費(fèi)員必須回收IC卡（無論該車輛是否為免費(fèi)車）。流程如下圖：
圖1 系統(tǒng)實現(xiàn)流程圖
2.2實現(xiàn)原理
入口車道監(jiān)控攝像機(jī)實時監(jiān)控收費(fèi)車道，當(dāng)有車輛進(jìn)入視頻界面時，識別模塊檢測到圖像的變化，在控制信號作用下高速抓拍車輛前景圖片，通過識別模塊進(jìn)行運(yùn)動圖像分割，確定車牌位置并識別車牌，識別結(jié)果回傳至收費(fèi)計算機(jī)。收費(fèi)計算機(jī)根據(jù)車牌信息快速檢索數(shù)據(jù)庫，如果是公務(wù)車或其它不需要繳費(fèi)的特權(quán)車輛，則直接放行不進(jìn)行寫卡及發(fā)卡操作。對于正常收費(fèi)車輛，收費(fèi)計算機(jī)控制寫卡信息并發(fā)卡，同時將發(fā)卡結(jié)果、車牌信息、車輛前景圖片及發(fā)卡的IC卡卡號存儲入正常車輛數(shù)據(jù)庫。寫入本地數(shù)據(jù)庫的信息同步上傳至遠(yuǎn)處監(jiān)控中心服務(wù)器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
圖2 入口模塊原理圖
出口處同樣安裝車道監(jiān)控攝像機(jī)，進(jìn)行車牌車型識別。根據(jù)識別到的車牌檢索數(shù)據(jù)庫，如果數(shù)據(jù)庫中沒有存儲該車牌的相關(guān)信息，則由收費(fèi)員人工識別車牌、車型，確定是否收回IC卡，進(jìn)行打印發(fā)票收費(fèi)或直接放行等操作；否則根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲的是否已發(fā)卡的信息，確定是否收回IC卡，并放行車輛。
圖3 出口收費(fèi)流程
3、系統(tǒng)特點
（1）管理思想創(chuàng)新。國內(nèi)首次將車牌識別技術(shù)與IC卡管理思想相結(jié)合，有效杜絕公務(wù)車、軍警及其它免費(fèi)車輛入口領(lǐng)取通行卡，出口使用公務(wù)卡而造成的IC卡流失；
（2）防止收費(fèi)員作弊。入口已發(fā)卡的車輛，如在出口處收費(fèi)員作弊不回收IC卡或不收取卡成本賠償金，系統(tǒng)將報警并予以記錄；
（3）提高寫卡效率。通過聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)庫同步技術(shù)，可以根據(jù)情況減少寫入IC卡中的信息，提高IC卡寫卡速度和準(zhǔn)確性；
（4）縮短服務(wù)時間。通過在入口和出車口車道安裝基于視頻流的車牌識別系統(tǒng)，自動高速獲得通過車輛的車牌號，如果是公務(wù)車直接放行，服務(wù)時間大大縮短；
（5）車牌識別率高，采用圖像高速識別技術(shù)，平均每秒識別25幀以上，每車牌識別用時小于600毫秒，識別率90%以上；
（6）防止不同車輛換卡。入口收費(fèi)站車輛前景圖片及已發(fā)卡的卡號均在數(shù)據(jù)庫中存儲，出口收費(fèi)員收回卡時，如果車牌與數(shù)據(jù)庫中記錄的已發(fā)IC卡號不同，系統(tǒng)調(diào)用入口車牌圖像，進(jìn)行圖像比對，確有問題系統(tǒng)報警并提示收費(fèi)員處理；
（7）輔助車型識別。本解決方案與我所原有已開發(fā)的基于車牌識別車型系統(tǒng)協(xié)同工作，可以根據(jù)車牌快速提取車型。在不增加硬件投資基礎(chǔ)上，增加車型識別功能。
4、結(jié)語
目前，我國高速公路通行費(fèi)、IC卡流失嚴(yán)重，特別是“特權(quán)車”逃漏通行費(fèi)、卡屢禁不止，造成較大經(jīng)濟(jì)損失，已經(jīng)嚴(yán)重影響了我國高速公路的管理水平和服務(wù)質(zhì)量，越來越引起各級政府的重視。本系統(tǒng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施及硬件基礎(chǔ)上，總結(jié)創(chuàng)新一種解決策略，將原有的車牌識別技術(shù)與IC卡管理方案集成，有效減少IC卡及通行收費(fèi)用流失，明顯提高各部門工作效率。本系統(tǒng)現(xiàn)已在廣東省部分收費(fèi)站試運(yùn)行，客戶反應(yīng)良好，將有效的解決困擾公路收費(fèi)和管理部門多年的高速公路通行費(fèi)、IC卡流失嚴(yán)重的問題。
（廣東省電子技術(shù)研究所 張斌 付江成 胡松利 王勇 ）
