隨著現(xiàn)代城市社會、經(jīng)濟(jì)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入了巨大的資源，但是單純的增加交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，擴(kuò)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(qiáng)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(rèn)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(jìn)入該區(qū)域內(nèi)或道路上的車輛進(jìn)行收費，從而達(dá)到限制車輛的進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，以建立起有效的城市道路擁擠收費機(jī)

　　制，達(dá)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(jié)構(gòu)

　　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(dāng)前道路的交通狀況，結(jié)合預(yù)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(guān)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(shù)或基于圖像處理與光學(xué)字符識別的車牌識別技術(shù)，完成對進(jìn)入限制區(qū)的車輛進(jìn)行識別和確認(rèn)。

　　(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(rèn)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(dá)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(dá)的繳費處理信息，自動收取根據(jù)當(dāng)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(jī)支付、路側(cè)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(yīng)的處理方式，并將處理指令下達(dá)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(diào)調(diào)用, 共同完成電子收費交易以及違章車輛識別任務(wù)。

　　2 關(guān)鍵技術(shù)

　　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(biāo)簽 ：它相當(dāng)于條碼技術(shù)中的條碼符號，用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔ⅲ送馑€必須存儲一定的附加信息，如錯誤校驗信息等。電子標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)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(biāo)簽可分為主動式電子標(biāo)簽和被動式電子標(biāo)簽。2) 發(fā)送和接收信號的RFID天線：它是電子標(biāo)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(biāo)簽數(shù)據(jù)的RFID閱讀器：它的基本功能就是提供與電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。另外，它還提供相當(dāng)復(fù)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(biāo)簽的車輛進(jìn)入RFID天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，電子標(biāo)簽獲得能量被激活，并將自身編碼等信息通過內(nèi)置天線發(fā)送出去，RFID天線接收到從電子標(biāo)簽發(fā)送的載波信號后，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到RFID閱讀器，并對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼后傳送至后臺計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)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(jī)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(diào)用計算機(jī)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(biāo)記篩選，色彩匹配等幾個步驟，達(dá)到復(fù)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(shè)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(zhǔn)確的分割模板，最終實現(xiàn)車牌字符的準(zhǔn)確分割。

　　(4)車牌字符識別主要采用光學(xué)字符識別方法，對歸一化和二值化后的車牌圖像進(jìn)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(jī)繳費、路側(cè)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(guān)的繳費信息，以解決當(dāng)前城市道路的擁擠問題。基于數(shù)據(jù)共享中心的自助繳費管理如圖4所示。

　　3 結(jié)語

　　本文對智能化城市道路擁擠收費系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(shù)實現(xiàn)各個模塊間的信息互通，從而促進(jìn)城市道路的有效利用，達(dá)到緩解交通擁擠的目的。隨著國內(nèi)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(nèi)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(luò)安全 。