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車(chē)牌識(shí)別專(zhuān)用窄帶濾光片

2013-05-17 admin1

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高速公路、城市道路和停車(chē)場(chǎng)在不斷增多,對(duì)交通控制和安全管理提出愈來(lái)愈高的要求。智能交通系統(tǒng)(ITS)已經(jīng)成為當(dāng)前交通管理發(fā)展的主要方向,而車(chē)牌識(shí)別技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)的核心,起著舉足輕重的作用。由于車(chē)牌本身的狀況比較復(fù)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(chē)牌是運(yùn)動(dòng)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(duì)后續(xù)的車(chē)牌字符提取和識(shí)別起著決定性的作用。通常,在車(chē)牌識(shí)別的場(chǎng)合中,環(huán)境光源是非常復(fù)雜的,它極大地影響到車(chē)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(guān)鍵的。


車(chē)牌識(shí)別專(zhuān)用窄帶濾光片


濾光片一般安裝在攝像機(jī)鏡頭的前方,或者安裝在攝像機(jī)內(nèi)部的CCD傳感器前方。攝像機(jī)安裝的位置與車(chē)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(tǒng)獨(dú)立出來(lái)。


拍攝車(chē)牌時(shí)的干擾光特點(diǎn)

拍攝車(chē)牌時(shí)的干擾光主要有太陽(yáng)光,包括直射的和漫反射或散射的太陽(yáng)光,還有汽車(chē)燈前照燈,主要是鹵素?zé)簟㈦療艉蚅ED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(fù)雜,涉及的波長(zhǎng)范圍寬,其跨度甚至超過(guò)400~1100nm的CCD光譜響應(yīng)范圍,而且干擾強(qiáng)度大,所以在車(chē)牌拍攝時(shí), 干擾光的去除并非易事。


窄帶濾光片的選擇

在處理車(chē)牌圖像時(shí),一般是將圖像轉(zhuǎn)換為帶灰度的黑白圖像。拍攝時(shí)采用的光源可以是可見(jiàn)光光源,也可以是近紅外光源,目前采用近紅外的光源波長(zhǎng)以850nm和940nm的居多,因?yàn)檫@是不可見(jiàn)光,在拍攝時(shí)可以避免使駕駛員感到刺眼。


選擇濾光片時(shí)要考慮以下幾點(diǎn):

根據(jù)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(yīng)范圍(400~1100nm)

考慮到干擾光的信號(hào)比較強(qiáng),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(guò)率要高一點(diǎn)為好,一般要求>80%

窄帶濾光片曲線(xiàn)如圖2所示。


 窄帶濾光片在車(chē)牌識(shí)別中的廣泛應(yīng)用

 

此外,在選擇濾光片時(shí)還有幾點(diǎn)情況需要額外注意:

1)在車(chē)牌拍攝時(shí),會(huì)碰到車(chē)牌的字符和底色分不開(kāi)的情況,這是由于對(duì)拍攝時(shí)采用的波長(zhǎng),字符和背景對(duì)這種波長(zhǎng)的反射率不相上下的原因所致,比如有些車(chē)牌的底色是白的,字是紅的,如果用850nm的光源去拍攝,發(fā)現(xiàn)字和背景的對(duì)比度很不明顯。這時(shí),要選用不同波長(zhǎng)的濾光片來(lái)解決,或者對(duì)通用型的窄帶濾光片加以局部波長(zhǎng)的修正。具體的濾光片選擇或修正方案要根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況而定。

2)由于車(chē)牌識(shí)別裝置所處的環(huán)境比較復(fù)雜,有晴天雨天霧天雪天等,因此對(duì)窄帶濾光片的環(huán)境穩(wěn)定性有較高的要求。所以在制作濾光片時(shí)采用的基底及膜層選用的材料要有較好的防潮特點(diǎn)。采用顏色玻璃作基底時(shí),最好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(fā)霉的硬膜。

3)由于在拍攝車(chē)牌時(shí)都有一定的角度,通常是小于20&deg;,所以在選擇中心波長(zhǎng)和制作濾光片時(shí)需要明確知道使用的角度,并作相應(yīng)的中心波長(zhǎng)修正,以提高窄帶濾光片對(duì)信號(hào)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最近的地方,也就是需要內(nèi)置在攝像頭內(nèi)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&deg;以?xún)?nèi)。

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(nèi),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(tǒng)是安裝在車(chē)的前方隨車(chē)運(yùn)動(dòng)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(nèi)置在攝像頭內(nèi)。


根據(jù)前面的描述,傳統(tǒng)的吸收可見(jiàn)光透射紅外光的紅外吸收玻璃在車(chē)牌識(shí)別中不能單獨(dú)使用,一方面因?yàn)榧t外玻璃無(wú)法隔離環(huán)境中鹵素?zé)?、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(fā)霉,在室外條件下其使用壽命不高。深圳市激埃特光電有限公司生產(chǎn)的全介質(zhì)鍍膜窄帶濾光片能很好的滿(mǎn)足車(chē)牌識(shí)別濾光片的光學(xué)性能要求;此外,由于它不采用吸收玻璃做基底而具有環(huán)境穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn);同時(shí)它的厚度還比較薄,既能用在攝像機(jī)的外面,又可內(nèi)置于攝像機(jī)的CCD傳感器前方,因此具有更大的使用范圍。

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