隨著現(xiàn)代城市社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市交通 發(fā)生了前所未有的迅速增長。為了改善日趨擁擠的交通狀況，各國城市對交通基礎設施建設投入了巨大的資源，但是單純的增加交通基礎設施建設，擴大道路占地面積是無法徹底解決城市交通擁擠問題的，為了更好地解決交通擁擠問題必須加強交通管理 ，而擁擠收費作為交通需求管理的一項措施，其重要性也越來越突出，也逐漸得到政府的重視與認可。

　　所謂擁擠收費，就是針對經(jīng)常發(fā)生擁擠的區(qū)域或道路，對進入該區(qū)域內或道路上的車輛進行收費，從而達到限制車輛的進入，改善交通擁擠狀況的交通需求管理措施。本文對智能化城市道路 擁擠收費系統(tǒng)中車輛身份自動識別和智能收費管理等關鍵技術進行研究，以建立起有效的城市道路擁擠收費機

　　制，達到緩解城市交通擁擠的目的，提高整個城市交通的運營效率。

　　1 系統(tǒng)體系結構

　　智能化城市道路擁擠收費主要由道路交通信息采集模塊、車輛識別模塊、車輛違規(guī)處理模塊、自助繳費管理模塊和中央處理模塊組成。系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。

　　(1)道路交通信息采集模塊實時采集當前道路的交通狀況，結合預先定義的費率模型計算費用，并將道路實時路況 信息和相關的收費策略信息傳輸給中央處理模塊。

　　(2)車輛識別模塊主要采用基于無線射頻的車輛身份識別技術或基于圖像處理與光學字符識別的車牌識別技術，完成對進入限制區(qū)的車輛進行識別和確認。

　　(3)車輛違規(guī)處理模塊主要根據(jù)車輛識別模塊傳輸?shù)男畔⒋_認車輛是否違規(guī)，并將違規(guī)信息傳送給中央處理模塊，等待并處理中央處理模塊下達的違規(guī)處理指令，如違章罰款、抓拍違規(guī)車輛車牌等。

　　(4)自助繳費管理模塊根據(jù)數(shù)據(jù)共享中心的車輛身份信息和中央處理模塊下達的繳費處理信息，自動收取根據(jù)當前收費策略制定的道路通行費或違章罰款，支持如城市一卡通支付、手機支付、路側專用自助付費終端支付、因特網(wǎng)支付、簽約銀行支付等多種付費方式，方便用戶。

　　(5)中央處理模塊主要接受并根據(jù)其他各個模塊傳送上來的信息，決定相應的處理方式，并將處理指令下達給各個模塊。所有模塊的數(shù)據(jù)信息都保存到以行駛車輛實時數(shù)據(jù)為管理對象的數(shù)據(jù)共享中心中，供各模塊相互協(xié)調調用, 共同完成電子收費交易以及違章車輛識別任務。

　　2 關鍵技術

　　2.1 基于RFID 的車輛身份識別

　　基于RFID的車輛識別模塊主要由三個部分組成：1)存儲車輛數(shù)據(jù)信息的電子標簽 ：它相當于條碼技術中的條碼符號，用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?，此外它還必須存儲一定的附加信息，如錯誤校驗信息等。電子標簽一般是帶有天線、存儲器與控制系統(tǒng)的低電耗集成電路。按照不同的分類標準，標簽有許多不同的分類，如根據(jù)發(fā)送射頻信號的方式不同，電子標簽可分為主動式電子標簽和被動式電子標簽。2) 發(fā)送和接收信號的RFID天線：它是電子標簽與RFID閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的收發(fā)裝置。3)用于讀取及寫入電子標簽數(shù)據(jù)的RFID閱讀器：它的基本功能就是提供與電子標簽進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。另外，它還提供相當復雜的信號狀態(tài)控制、奇偶錯誤校驗與更正功能等。

　　基于RFID的車輛身份識別如圖2所示

　　有電子標簽的車輛進入RFID天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應電流，電子標簽獲得能量被激活，并將自身編碼等信息通過內置天線發(fā)送出去，RFID天線接收到從電子標簽發(fā)送的載波信號后，經(jīng)天線調節(jié)器傳送到RFID閱讀器，并對接收的信號進行解調和解碼后傳送至后臺計算機系統(tǒng)進行相關車輛身份識別。

　　2.2 基于圖像處理和OCR的車牌識別

　　基于圖像處理和OCR的車牌識別模塊一般順序可分為車輛圖像的采集、車牌定位、車牌字符分割和車牌字符識別四部分，如圖3所示。

　　(1)車輛圖像采集主要通過CCD攝像頭 與計算機的視頻 捕捉卡直接相連來完成，可以實時在監(jiān)控圖像中抓取到含有車輛的圖像，該部分功能可簡單調用計算機視頻捕捉卡廠商提供的各種軟件開發(fā)包工具即可實現(xiàn)。

　　(2)車牌定位部分通過充分利用車牌的紋理、色彩及車牌長寬比等特征，經(jīng)過水平梯度化，二值化，濾波，區(qū)域連通、連通域標記篩選，色彩匹配等幾個步驟，達到復雜背景下車牌定位。

　　(3)車牌字符分割則根據(jù)車牌字符的排列規(guī)律和字符的幾何特征，綜合垂直投影法、連通區(qū)域法、模板匹配法等幾種傳統(tǒng)字符分割算法的優(yōu)點，設計新的混合字符分割算法，該方法首先利用二、三字符間波谷長并且二三字符水平方向連通的特性，初步確定前三個字符的匹配模板，并利用最大類間方差的思想計算出車牌準確的分割模板，最終實現(xiàn)車牌字符的準確分割。

　　(4)車牌字符識別主要采用光學字符識別方法，對歸一化和二值化后的車牌圖像進行字符識別。

　　2.3 基于數(shù)據(jù)共享中心的自助繳費管理

　　以行駛車輛實時數(shù)據(jù)為管理對象，建立數(shù)據(jù)共享中心，通過多種自助的繳費模式，如城市一卡通繳費、手機繳費、路側專用自助終端繳費、因特網(wǎng)繳費、特約銀行繳費等，實現(xiàn)便利的自助繳費管理，并通過CRT顯示器顯示相關的繳費信息，以解決當前城市道路的擁擠問題?；跀?shù)據(jù)共享中心的自助繳費管理如圖4所示。

　　3 結語

　　本文對智能化城市道路擁擠收費系統(tǒng)中關鍵技術進行了研究，作為一種智能交通 管理系統(tǒng)平臺，主要包括道路路況采集、車輛身份識別、違規(guī)處理、自助繳費等多個模塊，通過數(shù)字化技術實現(xiàn)各個模塊間的信息互通，從而促進城市道路的有效利用，達到緩解交通擁擠的目的。隨著國內外對道路擁擠收費理念的清晰，道路車輛運行效率的提高，智能化城市道路擁擠收費系統(tǒng)也將成為今后國內外各城市智能化交通的重要發(fā)展方向之一。

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　　作者簡介：

　　陳韋松(1983-)，男，工程師，主要研究方向：智能信息處理。

　　儲海波(1983-),男，碩士研究生，主要研究方向：智能信息處理和網(wǎng)絡安全 。