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服务创造价值、存在造就未来

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窄带滤光片在车牌识别中的应用

  随着国民经济的发展,高速公路、城市道路和停车场在不断增多,对交通控制和安全管理提出愈来愈高的要求。智能交通系统(ITS)已经成为当前交通管理发展的主要方向,而车牌识别技术作为智能交通系统的核心,起着举足轻重的作用。

  由于车牌本身的状况比较复杂,有形状相似的,有不同背景的,也有破损字迹不清晰的,再加上车牌是运动的,而且基本上是在露天情况下拍摄的,所以获取高分辨率低噪声的原始图像就显得格外重要,它对后续的车牌字符提取和识别起着决定性的作用。通常,在车牌识别的场合中,环境光源是非常复杂的,它极大地影响到车牌的清晰成像,而窄带滤光片作为隔离外部干扰光的部件,其重要性是不言而喻的,其性能的选择也是非常关键的。

  1、车牌拍摄装置

  下图为车牌拍摄装置示意图,滤光片一般安装在摄像机镜头的前方,或者安装在摄像机内部的CCD传感器前方。摄像机安装的位置与车牌之间都有一定的角度,通常是小于20°。由于需要照明的范围比较大,一般把照明系统独立出来。

滤光片

图1 车牌拍摄装置示意图

  2、拍摄车牌时的干扰光特点

  拍摄车牌时的干扰光主要有太阳光,包括直射的和漫反射或散射的太阳光,还有汽车灯前照灯,主要是卤素灯、氙灯和LED灯,另外还有一些路况照明的灯,如高压钠灯或者白炽灯等等。干扰光光源复杂,涉及的波长范围宽,其跨度甚至超过400~1100nm的CCD光谱响应范围,而且干扰强度大,所以在车牌拍摄时,
干扰光的去除并非易事。

  3、窄带滤光片的选择

  在处理车牌图像时,一般是将图像转换为带灰度的黑白图像。拍摄时采用的光源可以是可见光光源,也可以是近红外光源,目前采用近红外的光源波长以850nm和940nm的居多,因为这是不可见光,在拍摄时可以避免使驾驶员感到刺眼。

  选择滤光片时要考虑以下几点:

  根据采用的拍摄光源确定窄带滤光片的通带范围

  滤光片的截止范围都要涵盖硅衬底的CCD摄像头的光谱响应范围(400~1100nm)

  考虑到干扰光的信号比较强,窄带滤光片的截止深度选择T<0.1%比较适合

  窄带滤光片的带宽在20~30nm为宜

  滤光片的峰值透过率要高一点为好,一般要求>80%

  典型的窄带滤光片曲线如下图:

滤光片

图2 亿照光电生产的车牌识别滤光片的典型曲线图

  在选择滤光片时还有几点情况需要额外注意

  在车牌拍摄时,会碰到车牌的字符和底色分不开的情况,这是由于对拍摄时采用的波长,字符和背景对这种波长的反射率不相上下的原因所致,比如有些车牌的底色是白的,字是红的,如果用850nm的光源去拍摄,发现字和背景的对比度很不明显。这时,要选用不同波长的滤光片来解决,或者对通用型的窄带滤光片加以局部波长的修正。具体的滤光片选择或修正方案要根据现实情况而定。

  由于车牌识别装置所处的环境比较复杂,有晴天雨天雾天雪天等,因此对窄带滤光片的环境稳定性有较高的要求。所以在制作滤光片时采用的基底及膜层选用的材料要有较好的防潮特点。采用颜色玻璃作基底时,最好不要让颜色玻璃的表面直接裸露在外面,需在其表面镀制防止发霉的硬膜。

  由于在拍摄车牌时都有一定的角度,通常是小于20°,所以在选择中心波长和制作滤光片时需要明确知道使用的角度,并作相应的中心波长修正,以提高窄带滤光片对信号光的利用率。

  如果需要拍摄大角度的视野,窄带滤光片需要放置在离CCD或CMOS最近的地方,也就是需要内置在摄像头内部。如果直接把滤光片放置在摄像头镜头的前方,拍摄的角度一般在20°以内。

  即使不需要拍大角度的视野,如果要提高抗干扰的能力,也建议把滤光片放置在摄像头内,紧靠CCD或CMOS前方,这样有利于减少大角度视野中的干扰光。

  如果摄像系统是安装在车的前方随车运动的,需要考虑滤光片的安装方法,直接安装在摄像头镜头前方的方案不宜采用,也需要将滤光片内置在摄像头内。

  根据前面的描述,传统的吸收可见光透射红外光的红外吸收玻璃在车牌识别中不能单独使用,一方面因为红外玻璃无法隔离环境中卤素灯、氙灯或者白炽灯等光源的红外部分干扰;另一方面红外玻璃的表面不耐潮气侵蚀,表面非常容易发霉,在室外条件下其使用寿命不高。亿照光电生产的全介质镀膜窄带滤光片能很好的满足车牌识别滤光片的光学性能要求;此外,由于它不采用吸收玻璃做基底而具有环境稳定性好的优点;同时它的厚度还比较薄,既能用在摄像机的外面,又可内置于摄像机的CCD传感器前方,因此具有更大的使用范围。

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