發表在中國計量2019.5

視頻觸發車牌識別停車計時收費系統的計時檢定方法

海  濤  鄭州市先達電子技術有限公司

曾繼光  廣東省佛山市順德區質量技術監督檢測所

李曉東  山西省計量科學研究院

一、視頻觸發車牌識別系統的計時原理

視頻觸發方式也稱智能視頻偵測方式，攝像機不斷對停車場出入口視頻信息進行實時識別檢測，一旦在分析過程中發現運動的物體，便進行視頻跟蹤，當視頻檢測到該物體進入到設定的最佳的拍照范圍時(虛擬地感線圈范圍)，便觸發抓拍，然后進行車牌自動識別及后續處理。

在車輛入口，車牌拍照識別形成一個包含車牌及入場時刻t1等信息的記錄，同時保留了車牌識別到的那張車輛的圖片。

在車輛出口，車牌拍照識別形成一個包含車牌及出場時刻t2等信息的記錄，同時保留了車牌識別到的那張車輛的圖片。

停車時長等于t2-t1，據此進行收費。

由于停車計時收費裝置采用的是視頻流觸發，一般的計時類檢定儀無法與它同步啟動計時和同步停止計時。而筆者下面所設計的這個檢定儀可實現與此停車計時系統同步計時，從而達到檢定該計時系統的目的。

二、計時檢定方法和檢定儀設計

1.計時檢定方法

計時檢定的方法是標準數字時鐘和車牌共域法，即標準數字時鐘和車牌在同一區域，可被同時拍照。這是筆者首次提出的、具有創新性的方法。

當車牌識別系統在車輛在入口處和出口處拍照到車牌時，也同時拍到了數字時鐘上的標準時刻值。通過二者時刻的比對，就可對停車場的計時系統進行計時誤差檢定，也可對多出入口的時刻同步誤差進行檢定。

2.檢定儀的組成與各部分功能

根據這個方法所研制的視頻觸發車牌識別停車計時系統檢定儀，包括標準數字時鐘、模擬汽車車牌和平板電腦，如圖1所示。

標準數字時鐘用來顯示當前標準時刻，模擬車牌可代表某輛汽車。平板用來記錄和管理檢定數據,并可與數字時鐘進行交互。

標準數字時鐘如圖2，包含：GPS時鐘模塊、RTC時鐘模塊、通信模塊、高穩定度晶振、ARM處理器模塊、鍵盤模塊、戶外用顯示器和輸出測試模塊。

GPS時鐘模塊，通過衛星定位獲得準確的當前時刻，并可自動對RTC時鐘進行校正。RTC時鐘模塊，屬于硬件實時時鐘，經初始化后可產生當前時刻數據，可獨立運行，適合于GPS信號弱的場所。

通信模塊用以和便攜式電腦通信。戶外用顯示器,用以將當前時刻顯示在它上面。高穩定度晶振，用以給ARM處理器提供工作節拍和準確的計時。輸出測試模塊，用以輸出測試本機的信號。

3.戶外顯示器設計難點                                

檢定儀設計的技術難點之一是戶外顯示器的設計。顯示器上顯示的時刻值是要不斷更新的，且要在戶外應用，必須考慮下面幾個問題。

（1）拍照的快門時間在(1/1)s～(1/4000) s，沒有經過專門設計的顯示器，雖人眼可見（有0.1s視覺暫留現象），但拍照出來的照片中會有字段不全現象，如銀行的LED戶外顯示屏。

（2）陽光下必須可見。一般顯示器（比如手機）室內可見，但到陽光下對比度大大下降，已不太容易看出顯示信息，更拍不清楚了。

（3）采用鋰電池供電，檢定儀和顯示器必須是一種低功耗，適合在戶外使用。

（4）顯示的字符必須足夠大，以便攝像機能夠拍到且能分辨出當前時刻值。

筆者采用了大字符LCD顯示器，并經過精確的驅動，所設計的檢定儀在多處停車場實驗和在外地應用，效果非常好，在入口和出口所拍照識別的照片中，檢定儀顯示器上顯示的時刻瞬時值都非常清晰可辨。

4.主要技術指標

采用GPS授時模塊，可獲得準確的當前時刻,時刻最大誤差不超過1ms。

RTC電子時鐘每日經GPS校準一次后，每日時刻誤差不超過0.45s。

上述技術指標完全符合國家JJG 1010-2013《電子停車計時收費表檢定規程》中相關技術要求。

三、計時檢定過程

如圖3所示,在入口，將檢定儀放置于計時系統拍照區域后，系統拍照到模擬車牌的同時，也拍到了數字時鐘上的標準時刻值。對于拍照識別這個事件1，車牌識別計時系統的記下的時刻是t1，而數字時鐘的時刻值是T1。

經歷一段時間后，當車牌識別系統在車輛出口拍照到這個車牌時，也同時拍到了數字時鐘上的標準時刻值，對出口拍照識別這個事件2，車牌識別計時系統的時刻是t2，而數字時鐘的時刻值是T2。

車牌識別系統的計時時長是Δt（Δt=t2-t1）,而檢定儀的標準計時時長是ΔT（ΔT=T2-T1）。因而我們可以得到車牌識別停車計時系統的計時誤差為:Δt-ΔT。

可以更換不同模擬車牌，多次進場，多次出場，達到檢定多個時間段的目的。

可見，采用新的檢定儀，就可對視頻觸發車牌識別停車計時系統進行計時檢定，同時也可對該收費系統的當前時刻和日差進行檢定。                              

四、結束語

針對視頻觸發車牌識別停車計時系統的計時特點，筆者首次提出了標準數字時鐘和車牌共域的檢定方法, 解決了檢定儀和被檢設備同步計時的技術難題。開發了低功耗的戶外顯示器，解決了可完整無斷筆畫拍照的技術難題。所設計的標準數字時鐘由GPS時鐘和RTC時鐘相配合，既準確又具備實用性。

模擬車牌和數字時鐘的巧妙結合組成了檢定儀，借助這種XDJ-5H視頻觸發車牌識別停車計時收費系統檢定儀，筆者已對視頻觸發車牌識別電子停車計時收費系統進行了計時誤差檢定。結果表明這種檢定方法準確可靠，簡單快捷，適合現場檢定，更換不同車牌也可以同時對多個時間段進行檢定，檢定效率高，目前已正在多個計量部門應用。