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窄帶濾光片在車牌識別中的應用

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窄帶濾光片在車牌識別中的應用

發布日期:2020-09-27 作者: 點擊:

  窄帶濾光片在車牌識別中的應用

  隨著國民經濟的發展,高速公路、城市道路和停車場在不斷增多,對交通控制和安全管理提出愈來愈高的要求。智能交通系統(ITS)已經成為當前交通管理發展的主要方向,而車牌識別技術作為智能交通系統的核心,起著舉足輕重的作用。由于車牌本身的狀況比較復雜,有形狀相似的,有不同背景的,也有破損字跡不清晰的,再加上車牌是運動的,而且基本上是在露天情況下拍攝的,所以獲取高分辨率低噪聲的原始圖像就顯得格外重要,它對后續的車牌字符提取和識別起著決定性的作用。通常,在車牌識別的場合中,環境光源是非常復雜的,它極大地影響到車牌的清晰成像,而窄帶濾光片作為隔離外部干擾光的部件,其重要性是不言而喻的,其性能的選擇也是非常關鍵的。

  濾光片一般安裝在攝像機鏡頭的前方,或者安裝在攝像機內部的CCD傳感器前方。攝像機安裝的位置與車牌之間都有一定的角度,通常是小于20°。由于需要照明的范圍比較大,一般把照明系統獨立出來。

  拍攝車牌時的干擾光特點

  拍攝車牌時的干擾光主要有太陽光,包括直射的和漫反射或散射的太陽光,還有汽車燈前照燈,主要是鹵素燈、氙燈和LED燈,另外還有一些路況照明的燈,如高壓鈉燈或者白熾燈等等。干擾光光源復雜,涉及的波長范圍寬,其跨度甚至超過400~1100nm的CCD光譜響應范圍,而且干擾強度大,所以在車牌拍攝時,干擾光的去除并非易事。

  窄帶濾光片的選擇

  在處理車牌圖像時,一般是將圖像轉換為帶灰度的黑白圖像。拍攝時采用的光源可以是可見光光源,也可以是近紅外光源,目前采用近紅外的光源波長以850nm和940nm的居多,因為這是不可見光,在拍攝時可以避免使駕駛員感到刺眼。

  選擇濾光片時要考慮以下幾點:

  根據采用的拍攝光源確定窄帶濾光片的通帶范圍

  濾光片的截止范圍都要涵蓋硅襯底的CCD攝像頭的光譜響應范圍(400~1100nm)

  考慮到干擾光的信號比較強,窄帶濾光片的截止深度選擇T<0.1%比較適合

  窄帶濾光片的帶寬在20~30nm為宜

  濾光片的峰值透過率要高一點為好,一般要求>80%

  此外,在選擇濾光片時還有幾點情況需要額外注意:

  1)在車牌拍攝時,會碰到車牌的字符和底色分不開的情況,這是由于對拍攝時采用的波長,字符和背景對這種波長的反射率不相上下的原因所致,比如有些車牌的底色是白的,字是紅的,如果用850nm的光源去拍攝,發現字和背景的對比度很不明顯。這時,要選用不同波長的濾光片來解決,或者對通用型的窄帶濾光片加以局部波長的修正。具體的濾光片選擇或修正方案要根據現實情況而定。

  2)由于車牌識別裝置所處的環境比較復雜,有晴天雨天霧天雪天等,因此對窄帶濾光片的環境穩定性有較高的要求。所以在制作濾光片時采用的基底及膜層選用的材料要有較好的防潮特點。采用顏色玻璃作基底時,不要讓顏色玻璃的表面直接裸露在外面,需在其表面鍍制防止發霉的硬膜。

  3)由于在拍攝車牌時都有一定的角度,通常是小于20°,所以在選擇中心波長和制作濾光片時需要明確知道使用的角度,并作相應的中心波長修正,以提高窄帶濾光片對信號光的利用率。

  4)如果需要拍攝大角度的視野,窄帶濾光片需要放置在離CCD或CMOS近的地方,也就是需要內置在攝像頭內部。如果直接把濾光片放置在攝像頭鏡頭的前方,拍攝的角度一般在20°以內。

  5)即使不需要拍大角度的視野,如果要提高抗干擾的能力,也建議把濾光片放置在攝像頭內,緊靠CCD或CMOS前方,這樣有利于減少大角度視野中的干擾光。

  6)如果攝像系統是安裝在車的前方隨車運動的,需要考慮濾光片的安裝方法,直接安裝在攝像頭鏡頭前方的方案不宜采用,也需要將濾光片內置在攝像頭內。

  根據前面的描述,傳統的吸收可見光透射紅外光的紅外吸收玻璃在車牌識別中不能單獨使用,一方面因為紅外玻璃無法隔離環境中鹵素燈、氙燈或者白熾燈等光源的紅外部分干擾;另一方面紅外玻璃的表面不耐潮氣侵蝕,表面非常容易發霉,在室外條件下其使用壽命不高。全介質鍍膜窄帶濾光片能很好的滿足車牌識別濾光片的光學性能要求;此外,由于它不采用吸收玻璃做基底而具有環境穩定性好的優點;同時它的厚度還比較薄,既能用在攝像機的外面,又可內置于攝像機的CCD傳感器前方,因此具有更大的使用范圍。


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