影响车牌识别的因素

在电子卡口，智能交通，停车场管理等系统中，车牌识别是个很常见的功能。从早期的模拟摄像机+视频采集卡+PC电脑软件识别，到后来的网络摄像机+后端智能管理平台识别，以及将车牌识别智能功能前移到摄像机内部（所谓软件定义摄像机SDC）的云边结合的智能识别。车牌识别摄像机的成本逐渐降低，灵活性越来越高，应用领域也越来越广泛。

车牌识别系统的侦测率和准确度在很大程度上取决于所抓拍的车牌图像的质量。没有哪种算法（无论它多么先进）能够从不清晰的车牌图像中读取车牌信息。

作为识别中的第一个环节，车牌抓拍识别摄像机应在24小时昼夜不停且不受天气条件影响的情况下，以非常高的清晰度和对比度抓拍提供车牌图像。这里分析下影响摄像机抓拍车牌图片质量的因素。

像素密度

在 从像素密度考虑摄像机选型 一文中介绍了通过像素密度这一概念来进行摄像机选型，同样的，也可以通过像素密度来进行车牌识别摄像机的选型和安装。公安部GA/T 893安防生物特征识别应用术语建议，字母辨识度15像素（200像素/米，大约80像素/车牌）。标准欧洲牌照的要成像的字母应覆盖至少75个像素，大多数LPR软件要求在车牌的整个宽度上有大约100-150个像素。

从摄像机角度讲，车牌所覆盖的像素数量取决于摄像机的分辨率（主要是水平分辨率）和摄像机视野。

分辨率越高，所能覆盖的车道和范围就越大。但是分辨率越高，车牌识别系统分析每个图像所需的时间就越长。这就增大了在车流密集时遗漏某些车牌的风险。覆盖单个车道时建议所使用的分辨率不超过200万像素，考虑使用多台摄像机来覆盖更多车道。

而视野取决于摄像机传感器规格以及摄像机镜头的焦距。严格来说还应包括镜头的靶面，但对于一个成品摄像机来说，一般我们默认镜头靶面与传感器靶面尺寸是一致的。通过传感器规格，能计算出这个摄像机的视角，简单的三角几何公式，参见 安防摄像机里的镜头 一文。

而不同焦距镜头下，车牌所覆盖的像素数量也不一样。显然的，车牌位置不变，焦距越大，车牌所覆盖的像素就越多。上面提到的 从像素密度考虑摄像机选型 一文中有介绍很多在线的像素密度计算工具，可以参考使用。

补光灯

车牌抓拍识别摄像机要在夜间工作，需要补光灯，这样才能保证抓拍到清晰的图片。国内常用的补光灯分为常亮的白光灯，闪光灯，频闪灯这三种。从本质上说这三种灯都是属于白光灯，使摄像机能像白天一样在可见光下工作，抓拍出清晰的图片。

常亮的白光灯对抓拍效果最好，但是晚上灯一直亮着，光污染严重，对司机干扰很大，有安全隐患。而闪光灯和频闪灯一定程度减少了光污染，对司机的影响，当然抓拍图片的效果会比常亮的白光灯差。 闪光灯能看清楚卡口的所有要素，而频闪灯主要侧重于主要目标（比如车辆，车牌等）。

这里引申出一个问题，能不能像普通安防摄像机一样，使用940nm和850nm的红外光作为车牌抓拍摄像机的补光光源。940nm和850nm的红外光对人眼是不可见的（参见 安防摄像机红外（补光）技术的发展 一文），这样就能杜绝对司机的光污染。

答案是否定的。经验告诉我们，晚上红外灯照射车牌时，看见的是白茫茫的一片，完全看不清楚车牌。一次浏览国外安防品牌安讯士的产品时，发现它的车牌抓拍识别摄像机使用的都是红外光，很是纳罕。直到不久，偶然看见Twitter上巴塞罗那足球俱乐部的官方账号上一张照片时，顿时豁然开朗。照片显示的是巴萨罗那俱乐部的球队大巴车尾部分，此时大巴正行驶在某个高速路上。

车牌是白底黑字！这样晚上经过红外灯照射，摄像机成像的黑白图片里黑色的字体反而能更加清晰可见。而国内车牌是蓝底白字，红外灯照射后整个车牌都是白色的，肯定看不清。

上图的这个车牌是欧盟的标准车牌，白底黑字，所以要想完全解决国内目前电子警察抓拍光污染问题，更换车牌样式是最好的办法了。

无论白光灯还是红外灯，作为额外的光源给车牌抓拍摄像机补光时需要注意安装位置，尽量靠近摄像机，并与摄像机平行，这样能确保补光灯正好投射到位于摄像机视野范围内的道路部分。

安装角度和位置 摄像机位置

应该尽可能减小摄像机与汽车行进方向之间的夹角（这个角度包括摄像机与行进中的汽车的垂直夹角和水平夹角），以便更好地查看或多或少地位于正面的车牌。因此摄像机不宜安装过高，但也不要低于汽车前大灯，以免摄像机受到车灯的强光影响。建议总角度保持在30°以下。

景深

要清晰地读取牌照，摄像机需要合理对焦。但图像不仅在某个特定的距离处是清晰的，而且在焦平面周围的一定距离范围内，也都是清晰的，这个范围的大小被称为景深 (DOF)。（参见 景深 一文。）

景深与镜头的光圈、焦距、拍摄距离以及容许弥散圆的大小有关。弥散圆的大小是由sensor尺寸决定的，所以当一个确定方案（已知sensor尺寸）的摄像机，其景深大小主要受镜头的光圈，焦距以及拍摄距离这三个因素影响。

可以通过减小光圈的方式，增大景深，但光圈的减小应谨慎，因为它会限制摄像机在低光条件下的性能。

车速

车速会影响摄像机能抓拍车牌图片的距离，应根据车速，车牌识别系统识别时间间隔，规划好摄像机覆盖距离和安装位置。

摄像机设置

摄像机设置方面属于很常规的，一般专业的车牌抓拍识别摄像机都有推荐的最优设置，除此还应该注意以下几点：

最大快门时间

迎面驶近摄像机的汽车不会在图像中横向运动，而是随着距离靠近，图像变得越来越大。这种效果通常可忽略。但一旦摄像机与运动方向之间存在夹角，汽车便会以取决于这个角度的速度，在图像中横向运动。在大约1/30 s的正常快门时间下，横向运行速度将导致产生运动模糊，因此需要限制最大快门时间。

最大增益

车牌由反光材料制成，在受到高强度光照射时，牌照图像会呈高亮显示，周围物体将暗得多，因为它们反射的光要少得多。这可能导致，牌照曝光过度，无法被读取。

避免车牌曝光过度的较简单的办法是，限制摄像机的最大增益。最大增益的设置取决于可用的补光光强度、与车辆相距的距离以及摄像机的感光度。

WDR

宽动态范围 (WDR) 涉及图像动态范围的不同增强技术。WDR非常适合用于突显原本会被阴影遮挡的细节，或者防止摄像机受到强光影响。WDR可能导致行驶车辆的图像中产生运动伪影，这具体取决于WDR在特定摄像机中的实现方式。如果摄像机规格没有相关要求，建议在抓拍车牌时，关闭WDR功能。（关于WDR功能，WDR的实现方式可以参考阅读 摄像机的宽动态功能 一文）