順逆光環(huán)境如何提升車(chē)牌識(shí)別準(zhǔn)確率

  車(chē)牌識(shí)別技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用已超過(guò)20年。隨著算法的持續(xù)完善、算力的不斷增強(qiáng)、傳感器像素大幅提高、不同行業(yè)應(yīng)用的迅速普及，當(dāng)前車(chē)牌識(shí)別準(zhǔn)確率在理想環(huán)境下已經(jīng)可以達(dá)到99.9%以上。但在實(shí)際應(yīng)用中一直存在一個(gè)令用戶困擾的難題，這就是晴朗天氣下會(huì)產(chǎn)生順光和逆光現(xiàn)象，導(dǎo)致車(chē)牌識(shí)別準(zhǔn)確率大大降低甚至無(wú)法識(shí)別。

        機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)牌能夠被自動(dòng)識(shí)別的前提是在圖像中要有比較清晰的車(chē)牌，算法能提取足夠的特征點(diǎn)定位到車(chē)牌進(jìn)而識(shí)別車(chē)牌上的號(hào)碼。順光、逆光直接作用的結(jié)果是導(dǎo)致圖像中車(chē)牌過(guò)亮或過(guò)暗，車(chē)牌在圖像中失去明顯特征，算法難以定位，最終無(wú)法識(shí)別。順、逆光的產(chǎn)生與季節(jié)、氣候以及周?chē)沫h(huán)境相關(guān)聯(lián)，具有很強(qiáng)的不確定性，目前無(wú)法通過(guò)完善算法或者提升攝像機(jī)性能解決，只能從應(yīng)用層面加以避免或者改善。接下來(lái)本文將針對(duì)逆光和順光的情況分別分析導(dǎo)致問(wèn)題的原因，進(jìn)一步探討改善識(shí)別效果的方法，希望能幫助用戶最大限度地提升車(chē)牌識(shí)別準(zhǔn)確率。

        先探討逆光的問(wèn)題。一般產(chǎn)生逆光的情況有兩種，一種是陽(yáng)光從攝像機(jī)前方直接照射到鏡頭，在太陽(yáng)東升或者西落的過(guò)程中發(fā)生；另一種是地面發(fā)白反光，夏天陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)就會(huì)產(chǎn)生逆光現(xiàn)象。車(chē)牌識(shí)別攝像機(jī)通過(guò)計(jì)算圖像平均亮度來(lái)增加或減小曝光時(shí)間，進(jìn)而將圖像平均亮度調(diào)整到合適值。逆光情況下，背景光太強(qiáng)，車(chē)輛經(jīng)過(guò)攝像機(jī)視野，會(huì)出現(xiàn)車(chē)輛前臉發(fā)暗車(chē)牌難以辨識(shí)的問(wèn)題。雖然現(xiàn)在的車(chē)牌識(shí)別攝像機(jī)有局部測(cè)光的功能，但是由于傳感器像素太高，攝像機(jī)從計(jì)算到調(diào)整再到起作用需要一個(gè)過(guò)程，對(duì)于拍攝靜止物體效果明顯，但對(duì)于運(yùn)動(dòng)的車(chē)輛可能來(lái)不及調(diào)整到位車(chē)牌就已離開(kāi)視野，從而無(wú)法識(shí)別到車(chē)牌。

         針對(duì)逆光問(wèn)題可以從兩個(gè)方面采取措施：

         1、加裝長(zhǎng)檐遮陽(yáng)罩，避免陽(yáng)光直接照射攝像機(jī)鏡頭。遮陽(yáng)罩一方面會(huì)減弱逆光的影響，另外也避免了陽(yáng)光直接照射鏡頭導(dǎo)致的攝像機(jī)SENSOR老化；

         2、提高攝像機(jī)最小曝光時(shí)間設(shè)定值，也就是限制攝像機(jī)的調(diào)光范圍。在強(qiáng)逆光環(huán)境下避免攝像機(jī)過(guò)度降低圖像亮度，使得車(chē)輛通過(guò)視野時(shí)車(chē)牌在圖像中不會(huì)太暗，達(dá)到可以被識(shí)別的效果。具體的曝光時(shí)間設(shè)定值應(yīng)咨詢(xún)產(chǎn)品廠家并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，達(dá)到既能適應(yīng)逆光又不會(huì)影響正常的車(chē)牌識(shí)別效果。

         采用了以上兩種措施后，逆光問(wèn)題一般都可以得到解決，都會(huì)達(dá)到令人滿意的車(chē)牌識(shí)別效果。

   再談順光的問(wèn)題。產(chǎn)生順光的情況只有一種，就是太陽(yáng)直接從攝像機(jī)的后方照射，導(dǎo)致車(chē)牌在圖像中過(guò)亮、字符筆劃變粗，甚至整個(gè)車(chē)牌發(fā)生鏡面反光無(wú)法看清字符。導(dǎo)致順光問(wèn)題的主要原因是車(chē)牌漆的材質(zhì)，我國(guó)車(chē)牌采用的是反光漆，里面含有反光微粒，這種材質(zhì)會(huì)減弱漫反射增強(qiáng)全反射，全反射的效果就是將入射光按照原光線的反方向反射回去。比如，公路上的標(biāo)識(shí)牌也噴涂了反光漆，我們?cè)谝归g開(kāi)車(chē)時(shí)會(huì)覺(jué)得前方的標(biāo)識(shí)牌非常醒目，而其它非反光漆的物體確看不清楚。因此當(dāng)陽(yáng)光從攝像機(jī)后面照射時(shí)，車(chē)牌直接將陽(yáng)光全反射到相機(jī)鏡頭，車(chē)牌就會(huì)過(guò)亮、失去字符特征，當(dāng)然也就不能被識(shí)別。順光影響具有時(shí)效性，只有在太陽(yáng)東升或西落過(guò)程中與攝像機(jī)拍攝方向一致時(shí)發(fā)生，一般會(huì)持續(xù)1個(gè)小時(shí)。  

   目前針對(duì)順光缺乏有效的解決辦法，只能在安裝時(shí)加以避免，需要注意兩個(gè)方面：

         1、車(chē)牌識(shí)別攝像機(jī)的拍攝方向盡量選擇南北方向，避免東西方向。

         2、車(chē)牌識(shí)別攝像機(jī)俯視的角度不能太大，如果拍攝5米左右的距離高度建議在1.2-1.5米。當(dāng)陽(yáng)光與地平線的夾角較小時(shí)，一般會(huì)有建筑物的遮擋。如果攝像機(jī)俯視角度過(guò)大，太陽(yáng)比較高時(shí)就容易導(dǎo)致順光問(wèn)題。

          如果順光問(wèn)題無(wú)法避免而且影響嚴(yán)重，導(dǎo)致某一時(shí)段車(chē)牌識(shí)別率極低，這種情況只能通過(guò)加裝輔助車(chē)牌識(shí)別攝像機(jī)來(lái)解決。就是在原攝像機(jī)的鏡像側(cè)再裝一臺(tái)攝像機(jī)，從另一個(gè)角度識(shí)別車(chē)牌。由于一年四季太陽(yáng)升起和落下的方向是變化的，兩臺(tái)攝像機(jī)不會(huì)同時(shí)發(fā)生順光，這樣就根本上避免了順光的影響，保障車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。

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