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车型识别技术在高速公路打击逃费的应用

发布时间:2017-09-25 09:34:00
摘要:本文主要针对当前形势下的高速公路非法逃费问题,结合收费站防逃费和路段防逃费系统策略进行研究分析,采用车型识别和大数据智能分析系统来打击非法逃费,本文所述车型识别系统是机器仿生的一种方式,通过机器视觉技术利用视频检测、拼接技术和多元化车辆特征信息提取分析技术,获取车辆多维度的信息,获取车牌号码、车型信息、车长/宽/高、轮/轴数等信息,采用大数据挖掘和比对技术,实现车辆信息采集、车流量监测和统计、打逃取证等功能。

关键词:车型识别、大数据、高速公路打逃系统

      高速公路作为交通的重要通道,对国家和社会经济、交通方面的发展和建设起到了重要的推进作用。高速公路作为一项投资巨大的基础性工程,对使用的车辆进行合理的收费是国内外都采取的一项收回投资、创造效益的方式。当前高速公路运营过程中,偷逃车辆通行费的行为屡禁不止,每年数以亿计的通行费损失已经给高速公路运营单位和国家带来巨额的经济损失;甚至影响到高速公路的正常营运。 随着高速公路路网的不断扩大、联网收费普及以及货车计重收费和绿色通道免费等政策实施,一些不法车主在巨大的经济利益的驱使下,不断采取各式各样的逃费方式来少交或者逃交高速车辆通行费,给高速公路带来严重的经济损失。
 
 一、高速逃费行为背景和现状
      随着近年来我国高速公路的蓬勃发展,逐步形成密集的高速公路网络,极大带动了经济发展,方便了人们的出行和物流业的完善,近年来高速逃费行为也是愈发频繁和隐蔽,由于缺乏有效的取证手段,无法进行有效打击,不仅给运营单位带来了巨大经济损失,同时也严重破坏了高速公路运行秩序。
逃费类型也是多种多样,花样百出。例如高速途中换卡逃费、套牌换卡逃费、倒卡(换卡)逃费、U型路线逃费、车头挂车逃费、操作液压装置逃费、假冒减免车辆逃费等行为。
目前对逃费行为主要采用人工现场取证的方式,存在着投入人力/物力大、取证效率低、对逃费行为震慑力低等缺陷,急需采用高科技、高效率、智能化的车辆逃费稽查系统。
 
 二、公路稽查逃费系统应用概述
      公路稽查逃费系统,是基于车型识别视频分析和大数据智能分析技术的高速公路智能打逃管理系统,利用信息技术手段,重点针对高速公路运营管理面临的突出问题,整合现有信息资源,采用顶层设计的办法,采用最先进的高清视频处理技术,获取车辆信息和数据,勾绘出车辆从进入高速公路至驶离高速公路的可视化路径和车辆特征信息,采用大数据挖掘和比对技术,实现车辆信息采集、车流量监测和统计、车辆交通违法行为和打逃取证等功能。并以此为基础,建立“高清化、可视化、可控化”的高速公路车辆信息大数据中心,为高速公路联网收费系统提供车辆信息服务,杜绝车辆的逃费行为,提高高速公路管理效率,为物联网、车联网提供车辆信息服务,为实现“智慧高速”奠定坚实的基础。
 
 三、公路稽查逃费系统介绍
(一)系统架构
      高速公路智能打逃管理系统主要包括设置在高速公路收费站车道、服务区出入口和路段标识点的车牌识别设备、车型识别设备、路径识别设备和车辆认证比对设备,实现车辆全景监控、智能补光控制、车牌号码及车型自动识别、集装箱号自动识别、车辆特征匹配及比对、车辆路径分析、异常情况报警、过车查询、流量统计、黑名单车辆提示、车辆数据采集、历史车辆数据下载等功能。
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图1 系统平台功能模块架构
       
     车型识别系统自动识别入口收费车道车牌、车型等信息,收费系统将车牌、车型等信息写入通行卡;在服务区出入口自动识别进出服务区的车辆;在出口收费车道根据车辆识别数据对出入口车辆特征比对,对换牌、甩挂、使用假轴等逃费行为进行识别取证,并将可疑车辆加入联网收费系统黑名单进行布控,当车辆再次进入或者驶离收费车道时,由高速公路运营管理单位进行逃费稽查处理。打击和威慑逃费行为的发生,减少车辆通行费的损失。
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图2 系统拓扑图
 
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图3 车辆特征匹配及比对
 
(二)系统原理
1.      车型识别原理
      车型识别单元由三维图像采集、多元特征信息提取分析系统、车辆分离系统、补光系统等组成。车型识别单元在抓拍的图片中可以识别车辆的车身颜色、车牌信息、车头特征、车身特征、车尾特征、车长、车型、轮轴数、轴距等详细信息。
      车型识别系统是机器仿生的一种方式,模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。通过机器视觉信息技术和多维车辆特征信息提取分析技术,获取车辆多维度的信息,例如,车牌信息,车头信息,车身信息,车尾信息等,再通过各种提取出的信息模拟人类思维,进行深度分析学习的神经网络,形成对特定应用的决策逻辑,最终替代人做出准确合理的判断和结论,得出是哪类车型,自动进行分类,并有车辆图像、车辆类型、车辆特征(车身颜色、车长宽高、轮轴数等)等信息,可供查询。
车型识别模仿的是人眼信息获取方式和人脑的逻辑决策方式。
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图4 机器仿生原理
 
      当有车辆通过时,通过对车辆图像采集,车辆特征信息提取分析,最后通过车型决策树得出识别结果。如图5车型识别流程
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图5 车型识别流程
 
(三)系统主要功能
1.车型识别
可识别出各种车型,客1~客4,货1~货5,包括车辆的轴数、轮数、车长、车高等信息。
2.车牌号码自动识别
识别符合“GA36-1992”、“GA36.1-2001”、“GA36-2007”标准的民用车牌照(除5小车辆的车牌)、新能源车牌照和“2012式”军车牌照、“2012式”武警车牌照的汉字、字母、数字、颜色等信息。
3.车牌颜色自动识别
系统能识别黑、白、蓝、黄、绿五种车牌颜色。
4.车辆自动分离技术
利用精准的多元视频分析技术,能替代原有传统线圈、光栅等技术,实现车辆精准自动分离,分离准确率高达99%以上。
5.车道全景监控功能
车型识别单元有三维摄像头组成,能提供车辆通过车头、车身、车尾的车道全景完整过程。
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图6 车型识别系统软件界面
 
 四、打逃系统应用
(一)高速甩挂、换挂
      高速公路对货车是按行驶里程并计重收费,有些货车司机拖挂着货物驶上高速,在出收费站前,将后面的挂车卸除,将其停放在服务区,只开车头出站。下高速后,驾驶员掉头往回走,从前一个收费站驶入高速,将卸掉的挂车挂在货车上,拖出收费站。这样,该车的通行费仅为相邻的两个收费站之间的费用,而不是实际全程的通行费用,偷逃高额通行费。
      传统的打击甩挂方式只能是通过工作人员观测和调取出入口的监控来查看是否存在车辆甩挂现象,需要工作人员有辨别嫌疑车辆的经验和手动调取进口监控视频,识别是否有逃费现象。
车型识别系统是通过在高速收费站的出入车道、服务区的出入口安装车型识别设备,当车辆进入收费站或服务区时车型识别单元的三维摄像头会实时采集车辆的车头、车身、车尾、轴数等图像信息,并把这些信息发送到收费系统;当车辆驶出高速收费站时,出站口的车型识别单元会再次识别车辆的全部特征,经过车型识别系统后台的大数据分析,会自动的对该车进出口的车辆进行车辆特征的匹配,包括车牌、轴数、挂车、车身颜色、集装箱号等,发现有不符的特征平台会自动报警,并把进出口图像进行呈现比对,以此来识别车辆甩挂逃费现象。如图7换挂、甩挂流程
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图7 换挂、甩挂处理流程图
 
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图8 高速服务区出口图

(二)换卡逃费
      货车驾驶员在高速公路上“换卡逃费”,由于调查取证困难,查获的仅是少数,给国家造成的通行费损失难以估算,更严重损害了高速公路的行车安全。车牌识别由于提供信息单一不能有效的判断换卡逃费的嫌疑车辆,人工调取图像来判断车辆是否有换卡嫌疑增加了工作人员的工作量,车辆通行速度也会相应的减缓。如下图图9换卡逃费示意图。
“小黄人”车型识别系统通过分析高速收费车道和服务区出入口的车辆特征信息,并进行车辆特征的自动比对来判断车辆在出口和入口是否为同一辆车,是否存在更换车牌、更换通行卡的行为,从中发现可疑车辆,并把车辆信息记入“黑名单”,通报给沿线各收费站加强监控。同时加强巡逻,遏制“换卡逃费”行为,消除“安全隐患”。
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图9 换卡逃费示意图

(三)ETC收费车道逃费
      高速ETC的应用为人们的出行带来了极大的便利,ETC的优势在于识别速度快,结果准确,使车辆通行更顺畅,行驶更加安全;节约了大量的人力物力,降低了管理费用。然而车辆的违法犯罪愈加猖獗并有逐年上升趋势,像高速ETC闯卡逃费、遮挡车牌、车辆换牌、车辆假牌、车辆套牌等屡见不鲜。目前大部分依靠人工管理已经很难处理此类问题,并且效率低下,缺乏证据。对业主造成很大经济损失,也严重扰乱交通秩序,设置打逃系统是十分必要的,打逃系统可以有效的收集逃费车辆的逃费证据,减少运营者损失,同时起到震慑逃费行为的效果。
      车型识别系统通过采集ETC收费车道内的车辆多维图像,多元特征信息提取分析系统对高清图像进行处理,车辆在驶入ETC入口收费车道时,小黄人车型识别单元抓拍该车图像,自动识别出车牌信息,车道控制机将车辆信息(入口车道信息、时间信息、车型信息、车牌信息及车牌的二值化图像信息等)相关车辆信息叠加到抓拍的图像上,并存储到车道控制机中和上传至收费中心。如图10 ETC收费车道打逃流程图
      在出口车道根据车型、车类、行驶里程来收取费用,出口的车型识别单元识别车辆的车型相关信息并和入口的车型信息进行比对,如果没有入口信息或者车型信息不匹配则判断为逃费嫌疑车辆并发出报警信息;如果车型信息匹配则车辆正常,并把信息发送给车道控制机,车道控制机把收费信息发送给收费中心,收费中心判断后把收费结果返回给车道控制机进行正常缴费后放行。如图12
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图10 ETC收费车道打逃流程图
 
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图11 车型识别ETC安装图

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图12 ETC防逃费流程
 
 四、公路稽查平台架构
      车型识别稽查平台是对前端采集设备采集到的大数据进行分析计算,针对分析结果提交到智能打逃平台系统单元进行确认、报警、布控和执行,最终通过PC端、手机端等形式告知用户;并可以对统计单元所采集、分析的数据进行统计,提供分析结果查询服务,使用户能够快速了解当前各站点流量、稽查布控等情况。如图13高速逃费稽查平台架构
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图13 高速逃费稽查平台架构
 
 五、结束语
      本文根据当前高速逃费现象的多样性和隐蔽性现状,采用视频识别车辆车型信息的方式,对车辆上下高速图像自动进行车型信息的详细比对,及时有效的发现逃费车辆进行布控,重点针对ETC逃费、货车甩挂、换挂、行驶路径作弊、换卡逃费等,对于进一步打击高速逃费和提升高速管理水平具有重要的意义。
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