摘要： 該車型識別系統(tǒng)基于多維度視頻分析/檢測，利用機器仿生等技術(shù)手段，通過圖像拼接、精準(zhǔn)分析、深度學(xué)習(xí)等提取多維度的車輛信息，實現(xiàn)車型的自動識別、分類、車輛多維信息提取?？梢詰?yīng)用于自動發(fā)卡、ETC等系統(tǒng)，作為提高通行效率及防止逃費的應(yīng)用解決方案，對通行車輛進行更加有效的監(jiān)管。
關(guān)鍵詞：車型識別；車輛多維特征信息
在智能交通系統(tǒng)中，車輛特征信息的獲取對于車輛有效監(jiān)控和全自動收費系統(tǒng)的運行是關(guān)鍵因素，而越來越多的應(yīng)用環(huán)境都需要車型信息及車輛多維特征信息。車型識別和車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，已成為越來越重要的信息采集手段。在公路收費等應(yīng)用領(lǐng)域，車型識別技術(shù)結(jié)合車牌識別、不停車收費/計重收費，依據(jù)各地分類及收費規(guī)則，實現(xiàn)各類車型識別和分類，將有效改善公路部門服務(wù)質(zhì)量、提高道路通行能力和路網(wǎng)營運管理水平。
一、系統(tǒng)概述
隨著交通建設(shè)的高速發(fā)展，公路、橋梁等收費有償使用類交通設(shè)施越來越多，相應(yīng)對其交通控制管理及收費方式的要求也在不斷提高。車輛類型是收費規(guī)則中一個基本和核心的依據(jù)，目前車型的分類主要靠人工判斷，急需自動及智能化。實現(xiàn)車型進行自動識別，將為公路的智能/自動化收費、道路/車輛監(jiān)控的實施解決關(guān)鍵問題。車型識別系統(tǒng)以機器仿生為技術(shù)實現(xiàn)手段，通過機器視覺信息技術(shù)和多維車輛特征信息提取分析技術(shù)，獲取車輛多維度的信息，例如：車牌信息，車頭信息，車身信息，車尾信息等，利用提取的各種信息模擬人類思維，通過深度分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，形成對特定應(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，得出車型等車輛多維特征信息，自動進行分類，并具有車輛圖像、車輛類型、車輛特征（車身顏色、車輛外形尺寸、輪軸數(shù)等）等信息，可供查詢。
二、 系統(tǒng)原理
車型識別系統(tǒng)采用高清視頻方式對車輛進行多維度的檢測、提取車輛特征信息，依據(jù)車輛多維特征信息可以完整準(zhǔn)確的辨識、確認(rèn)車輛，從而判斷車輛類型、確認(rèn)車輛身份。
產(chǎn)品外形示意圖
抓拍過程中，前視攝像機對車頭部位檢測，提取車輛的車頭高清圖片、車牌號碼、車身顏色、車輛高度/寬度等特征信息。
當(dāng)車輛進入側(cè)視攝像機的視野范圍后，側(cè)視攝像機對車輛側(cè)面進行檢測，提取車輛側(cè)面完整高清圖片、車輛軸數(shù)、輪數(shù)、車輛類型等特征信息。側(cè)視攝像機實時檢測每幀圖像的變化，依據(jù)每兩幀圖像之間的差異，對其進行拼圖，再依據(jù)兩幀圖像之間的像素差異，計算出兩幀圖像拼接后車身對應(yīng)的長度和高度。同時，側(cè)視攝像機實時對車輪進行檢測，依據(jù)車輪的外形特征進行定位、單雙輪區(qū)分，車輪檢測定位后，再依據(jù)拼圖的原理計算軸距。當(dāng)車輛完整通過側(cè)視攝像機后，依據(jù)車輛側(cè)面完整的拼接圖，計算出車輛側(cè)面外形尺寸（高度、長度）、車輛輪數(shù)、車輛軸數(shù)、軸距。依據(jù)車輛側(cè)面特征（外形尺寸、輪數(shù)、軸數(shù)、軸距）結(jié)合車頭特征（車牌顏色、車輛高度/寬度）可自動判斷出車輛類型。
側(cè)面逐幀圖像
側(cè)面拼接圖
后視攝像機對車輛尾部進行檢測，提取車輛尾部高清圖片、尾部車牌號碼等特征信息。
基本的車型分類規(guī)則如下：
車型識別系統(tǒng)由三維圖像采集、多元特征信息提取分析、車輛分離、補光等模塊組成，集成在一體化的車型識別裝置中。
車型識別裝置通過網(wǎng)絡(luò)與收費系統(tǒng)相連，傳輸車型類別信息、車牌信息、車輛圖片等車輛其他相關(guān)特征信息。
收費中心和車道控制機通過以太網(wǎng)連接，采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。車道控制機通過網(wǎng)絡(luò)向收費中心發(fā)送車輛信息，收費中心將判斷結(jié)果返回給相關(guān)的車道控制機。車道控制機和收費中心都是在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，之間交換信息，數(shù)據(jù)的處理過程是相互獨立的。
駕駛員取卡操作圖片
同時可將車型識別系統(tǒng)捕獲到的車輛信息（入口車道信息、時間信息、車型信息、車牌信息及車牌的二值化圖像、車牌顏色、軸距、軸數(shù)等）存儲到通行卡中，并存儲到車道控制機中并上傳至收費中心。而在無車型識別系統(tǒng)的自動發(fā)卡機車道，駕駛員需要按動取卡按鈕進行取卡操作，易造成時間延誤，影響車道通行效率。
車輛駛出時，通過系統(tǒng)讀取通行卡內(nèi)的信息，可以獲取車輛入口車道車型自動識別系統(tǒng)的結(jié)果，系統(tǒng)通過對車輛收費站入口和出口的車輛車牌、車型等信息的比對，從而可以快速核對車輛圖像特征屬性（車頭、側(cè)面、車尾），確定車輛身份?；谝陨系男畔?，即使是在車輛為無牌、套牌或是遮擋號牌的情況下，也可以判斷車輛是否存在逃費或其他違法行為，有效解決自動發(fā)卡機系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題。
多維信息合成圖
(二)ETC收費車道應(yīng)用
在高速公路運營過程中，ETC不停車電子收費系統(tǒng)的應(yīng)用為我們的出行提供了便利。相對于人工收費車道，ETC的優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)快速通行、自動計費，節(jié)省人力成本，降低管理費用。但隨著ETC的推廣和應(yīng)用，如何對通行車輛進行有效監(jiān)管成為關(guān)鍵性問題。
ETC車道基本無人值守，僅僅依靠常規(guī)的車牌識別系統(tǒng)并不能全面獲取車輛信息，車型識別系統(tǒng)則顯示出巨大的優(yōu)勢。車型識別系統(tǒng)一方面可以通過對車輛進行監(jiān)測，準(zhǔn)確識別車輛號牌；另外可精準(zhǔn)提取出車輛更多維度的信息，對車型進行識別，通過特征的綜合比對，判斷通行車輛是否為同一車輛，車輛是否為套牌車輛，OBU內(nèi)數(shù)據(jù)與車型是否相符等；從而可以對車輛的違法犯罪行為、逃費行為等進行有效的監(jiān)管，減少不必要的經(jīng)濟損失。
ETC車道應(yīng)用示意圖
車型識別單元實時檢測收費車道內(nèi)的圖像，對高清圖像進行處理，對機動車進行實時視頻檢測。當(dāng)有機動車進入檢測區(qū)域時對其進行抓拍和圖片處理，實現(xiàn)車型、車牌識別。在抓拍的圖片中，車輛特征、車牌號碼可清晰辨識。系統(tǒng)可將車輛類型、車牌信息等寫入通行卡。在出口收費車道讀出通行卡內(nèi)的識別信息，并與入口車道自動識別系統(tǒng)的結(jié)果相比對，通過核對車輛圖像特征屬性（車頭、側(cè)面、車尾），自動判斷車輛信息是否存在差異。如果核對信息不一致，將會產(chǎn)生報警，提醒工作人員及時處理。
七、結(jié)束語
機器仿生，即模仿生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和控制原理設(shè)計制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的機械。車型識別系統(tǒng)，是基于視頻分析，利用機器仿生等技術(shù)手段，分析提取車輛多維度特征信息，通過車型決策樹得出車型識別結(jié)果，從而實現(xiàn)車輛信息獲取的全面性和精確性，為道路運營、車輛管理存在的諸多復(fù)雜問題，提供有效的解決方案。
