車牌識(shí)別系統(tǒng)的原來及如何破解

車牌識(shí)別系統(tǒng)（VehicleLicensePlateRecognion，VLPR）是指能夠檢測(cè)到受監(jiān)控路面的車輛并自動(dòng)提取車輛牌照信息（含漢字字符、英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字及號(hào)牌顏色）進(jìn)行處理的技術(shù)。車牌識(shí)別是現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)中的重要組成部分之一，應(yīng)用十分廣泛。它以數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)攝像機(jī)所拍攝的車輛圖像或者視頻序列進(jìn)行分析，得到每一輛汽車唯一的車牌號(hào)碼，從而完成識(shí)別過程。通過一些后續(xù)處理手段可以實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)收費(fèi)管理，交通流量控制指標(biāo)測(cè)量，車輛定位，汽車防盜，高速公路超速自動(dòng)化監(jiān)管、闖紅燈電子警察、公路收費(fèi)站等等功能。對(duì)于維護(hù)交通安全和城市治安，防止交通堵塞，實(shí)現(xiàn)交通自動(dòng)化管理有著現(xiàn)實(shí)的意義。

車牌識(shí)別技術(shù)結(jié)合電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）識(shí)別車輛，過往車輛通過道口時(shí)無須停車，即能夠?qū)崿F(xiàn)車輛身份自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)收費(fèi)。在車場(chǎng)管理中，為提高出入口車輛通行效率，車牌識(shí)別針對(duì)無需收停車費(fèi)的車輛（如月卡車、內(nèi)部免費(fèi)通行車輛），建設(shè)無人值守的快速通道，免取卡、不停車的出入體驗(yàn)，正改變出入停車場(chǎng)的管理模式。
1、圖像采集
根據(jù)車輛檢測(cè)方式的不同，圖像采集一般分為兩種，一種是靜態(tài)模式下的圖像采集，通過車輛觸發(fā)地感線圈、紅外或雷達(dá)等裝置，給相機(jī)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，相機(jī)在接收到觸發(fā)信號(hào)后會(huì)抓拍一張圖像，該方法的優(yōu)點(diǎn)是觸發(fā)率高，性能穩(wěn)定，缺點(diǎn)是需要切割地面鋪設(shè)線圈，施工量大；另一種是視頻模式下的圖像采集，外部不需要任何觸發(fā)信號(hào)，相機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)地記錄視頻流圖像，該方法的優(yōu)點(diǎn)是施工方便，不需要切割地面鋪設(shè)線圈，也不需要安裝車檢器等零部件，但其缺點(diǎn)也十分顯著，由于算法的極限，該方案的觸發(fā)率與識(shí)別率較之外設(shè)觸發(fā)都要低一些。北京中全清茂科技發(fā)展有限公司經(jīng)過嚴(yán)格的算法優(yōu)化，這兩種圖像采集模式的識(shí)別率和穩(wěn)定性都位居行業(yè)前列。
2、預(yù)處理
由于圖像質(zhì)量容易受光照、天氣、相機(jī)位置等因素的影響，所以在識(shí)別車牌之前需要先對(duì)相機(jī)和圖像做一些預(yù)處理，以保證得到車牌最清晰的圖像。一般會(huì)根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和已經(jīng)拍攝到的圖像的分析得出結(jié)論，實(shí)現(xiàn)相機(jī)的自動(dòng)曝光處理、自動(dòng)白平衡處理、自動(dòng)逆光處理、自動(dòng)過爆處理等，并對(duì)圖像進(jìn)行噪聲過濾、對(duì)比度增強(qiáng)、圖像縮放等處理。去噪方法有均值濾波、中值濾波和高斯濾波等；增強(qiáng)對(duì)比度的方法有對(duì)比度線性拉伸、直方圖均衡和同態(tài)濾波器等；圖像縮放的主要方法有最近鄰插值法、雙線性插值法和立方卷積插值等。
3、車牌定位
從整個(gè)圖像中準(zhǔn)確地檢測(cè)出車牌區(qū)域，是車牌識(shí)別過程的一個(gè)重要步驟，如果定位失敗或定位不完整，會(huì)直接導(dǎo)致最終識(shí)別失敗。由于復(fù)雜的圖像背景，且要考慮不清晰車牌的定位，所以很容易把柵欄，廣告牌等噪聲當(dāng)成車牌，所以如何排除這些偽車牌也是車牌定位的一個(gè)難點(diǎn)。為了提高定位的準(zhǔn)確率和提高識(shí)別速度，一般的車牌識(shí)別系統(tǒng)都會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)外部接口，讓用戶自己根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)置不同的識(shí)別區(qū)域。北京中全清茂科技發(fā)展有限公司車牌識(shí)別系統(tǒng)針對(duì)一些復(fù)雜背景（例如綠化帶、井蓋）的現(xiàn)場(chǎng)，可以進(jìn)行設(shè)定識(shí)別區(qū)域的操作。
4、車牌校正
由于受拍攝角度、鏡頭等因素的影響，圖像中的車牌存在水平傾斜、垂直傾斜或梯形畸變等變形，這給后續(xù)的識(shí)別處理帶來了困難。如果在定位到車牌后先進(jìn)行車牌校正處理，這樣做有利于去除車牌邊框等噪聲，更有利于字符識(shí)別。目前常用校正方法有：Hough變換法，通過檢測(cè)車牌上下、左右邊框直線來計(jì)算傾斜角度；旋轉(zhuǎn)投影法，通過按不同角度將圖像在水平軸上進(jìn)行垂直投影，其投影值為0的點(diǎn)數(shù)之和最大時(shí)的角度即為垂直傾斜角度，水平角度的計(jì)算方法與其相似；主成分分析法，根據(jù)車牌背景與字符交界處的顏色具有固定搭配這一特征、求出顏色對(duì)特征點(diǎn)的主成分方向即為車牌的水平傾斜角度；方差最小法，根據(jù)字符在垂直方向投影點(diǎn)的坐標(biāo)方差最小導(dǎo)出垂直傾斜角的閉合表達(dá)式，從而確定垂直傾斜角度；透視變換，利用檢測(cè)到的車牌的四個(gè)頂點(diǎn)經(jīng)過相關(guān)矩陣變換后實(shí)現(xiàn)車牌的畸變校正。北京中全清茂科技發(fā)展有限公司時(shí)代針對(duì)大角度車牌識(shí)別仍有很高的識(shí)別率。
5、字符分割
定位出車牌區(qū)域后，由于并不知道車牌中總共有幾個(gè)字符、字符間的位置關(guān)系、每個(gè)字符的寬高等信息，所以，為了保證車牌類型匹配和字符識(shí)別正確，字符分割是必不可少的一步。字符分割的主要思路是，基于車牌的二值化結(jié)果或邊緣提取結(jié)果，利用字符的結(jié)構(gòu)特征、字符間的相似性、字符間間隔等信息，一方面把單個(gè)字符分別提取出來，也包括粘連和斷裂字符等特殊情況的處理；另一方面把寬、高相似的字符歸為一類從而去除車牌邊框以及一些小的噪聲。一般采用的算法有：連通域分析、投影分析，字符聚類和模板匹配等。污損車牌和光照不均造成的模糊車牌仍是字符分割算法所面對(duì)的挑戰(zhàn)，有待更好的算法出現(xiàn)并解決以上問題。
6、字符識(shí)別
對(duì)分割后的字符的灰度圖像進(jìn)行歸一化處理，特征提取，然后經(jīng)過機(jī)器學(xué)習(xí)或與字符數(shù)據(jù)庫模板進(jìn)行匹配，最后選取匹配度最高的結(jié)果作為識(shí)別結(jié)果。目前比較流行的字符識(shí)別算法有：模板匹配法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機(jī)法和Adaboost分類法等。模板匹配法的優(yōu)點(diǎn)是識(shí)別速度快、方法簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是對(duì)斷裂、污損等情況的處理有一些困難；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、分類能力強(qiáng)但比較耗時(shí)；支持向量機(jī)法對(duì)于未見過的測(cè)試樣本具有更好的識(shí)別能力且需要較少的訓(xùn)練樣本；Adaboost分類法能側(cè)重于比較重要的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，識(shí)別速度快、實(shí)時(shí)性較高。我國車牌由漢字、英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字3種字符組成，且具有統(tǒng)一的樣式，這也是識(shí)別過程的方便之處。但由于車牌很容易受外在環(huán)境的影響，出現(xiàn)模糊、斷裂、污損字符的情況，如何提高這類字符和易混淆字符的識(shí)別率，也是字符識(shí)別的難點(diǎn)之一。易混淆字符包括：0與D、0與Q、2與Z、8與B、5與S、6與G、4與A等。
7、車牌識(shí)別結(jié)果輸出
將車牌識(shí)別結(jié)果以文本格式輸出，包括車牌號(hào)，車牌顏色，車牌類型等。
如果你是一名職業(yè)或者業(yè)余的黑客，那么你完全沒有這方面的苦惱，黑進(jìn)車牌識(shí)別系統(tǒng)跟點(diǎn)個(gè)外賣一樣簡(jiǎn)單，只需要在網(wǎng)上點(diǎn)幾下就能在系統(tǒng)上輸入自己的車牌識(shí)別號(hào)碼和相關(guān)信息，然后你的車就能無條件的進(jìn)出小區(qū)門口。這種方法雖然有一點(diǎn)的被捉風(fēng)險(xiǎn)，但是不是特大事件被捉的黑客好像沒幾個(gè)甚至連身份都沒有查到。
再好的機(jī)器也會(huì)有“罷工”的時(shí)候，所以每一個(gè)科技產(chǎn)品都有應(yīng)對(duì)罷工的方案，而車牌識(shí)別這個(gè)產(chǎn)品的應(yīng)對(duì)方案就是配備一個(gè)遙控道閘的遙控器。也就是說在保安叔叔手中是有可以控制道閘開關(guān)的遙控器，只要你跟他的關(guān)系夠好每天免費(fèi)給你開關(guān)門不是很簡(jiǎn)單嗎？
套牌是最直接的方法，同時(shí)也是使用范圍最廣的方法，不但在小區(qū)吃得開而且在有車牌識(shí)別的地方都吃得開。但是這個(gè)方法是所有方法中風(fēng)險(xiǎn)最大的，被警察叔叔捉到扣車、罰款和拘留，所以不到萬不得已千萬別用這種方法。