智能车牌识别系统的设计与实现

武培茂，张聪亮，李政跃，高宏峰

(河南科技大学信息工程学院，河南 洛阳 471023)

0 前言

随着社会的持续发展，人们的生活水平不断提高，汽车在人们的日常生活当中越来越普及，车辆的不断增多带来了交通管理上的压力。改善交通管理，构建智能交通，对车辆进行高效的管理势在必行[1]。智能车牌识别系统是构建智能交通的最有效方法之一，语音播报也成为智能车牌识别系统中不可或缺的辅助功能。

本文设计了一种基于STM32单片机的智能车牌识别系统，可以完成车牌的识别并进行语音播报，控制闸机开关以管理车辆的出入。系统总体分为主机、从机、服务器三大块。从机主要负责信息采集和语音播报；主机则进行显示信息以及控制闸机的功能；服务器则是数据库，存放车牌的相关信息。将该系统设备安装在小区、停车场等场景的出入口，车辆行驶到识别区时摄像头能迅速抓拍车牌照片，在很短的时间内通过主从机的信息处理，将车牌信息上传至服务器进行比对，由此来控制闸机打开，允许车辆驶入或驶出。该系统可以实现出入自动管理，方便快捷，能大大提高车辆通行效率和管理人员的工作效率。

1 系统组成

图1为智能车牌识别系统的总体设计框图，包括服务器，主机和从机。从机端和主机通过RS485模块相连，向主机端发送车牌识别的结果，主机等待从机发送过来的指令，并把指令转发给服务器。服务器与主机通过网口建立长连接，等待主机发送过来的信息与数据库中的进行比对，从而判断是否进行开闸机。除此之外，避免车牌识别故障，车牌信息也可通过串口手动输入。

图1 车牌识别系统总体框架

2 硬件设计

2.1 车牌识别系统

车牌识别系统硬件主要组成部分为主机和从机，图2所示为车牌识别系统框图，主机主要由主控芯片、显示模块和RS485模块等组成，外接电机驱动模块和闸机。主机和服务器通过网口建立连接，主要负责传递信息，显示信息和控制闸机。从机同样有一个主控芯片，以及语音播报模块组成，外接图像处理模块，和主机通过RS485模块建立连接，图像处理模块用来采集车牌图片然后运用数字图像图像处理技术进行图像识别[2]，用来采集车牌信息。语音播报用来播报车牌信息。

图2 车牌识别系统框图

2.2 语音播报电路

为保证车牌识别的准确，用以辅助车牌识别，在车牌识别系统中加入语音播报的功能，它可以用以反馈车牌识别的结果，使我们的车牌识别系统更加的精准。语音播报模块[3]主要由MY1690模块外加一个无源喇叭组成。MY1690是一款小巧的微集成MP3模块。支持MP3、WAV格式双解码，在工业控制、智能交通设备、门禁、考勤和医疗电子等领域都有着广泛的应用，主要起到语音播报提示的作用。

如图3所示为语音模块的单片机串口控制应用电路，如果单片机5 V，需串联一个阻值1 k的电阻，如果单片机3.3 V就能直接相连。

图3 单片机串口控制应用电路

3 软件设计

3.1 车牌识别

图4为主机软件流程图，当主机开始工作时，首先是对系统和各个函数的初始化，然后根据定义的TCP服务器控制块建立连接，与上位机数据通信。RS485接收数据解析，系统电机控制函数控制闸门，闸门开启后，定时关闭直流电机，关闭闸门。

图4 主机软件结构图

图5为从机软件流程图，从机开始工作时同样对系统初始化，摄像头模块、语音播报模块开始工作，OV2640摄像头模块进行车牌的捕捉、识别、转换数据等，RS485模块负责主从机间通信、传输车牌数据。OV2640模块识别到的数据交给语音模块，语音模块对外界车牌和数据库信息进行比对，并进行相应的播报。

图5 从机软件结构图

3.2 语音播报

3.2.1 语音信号的采集

语音信号的采集主要采用了TTS(Text To Speech)即语音合成技术[4]。它可以把计算机产生的或由输入的文字转变为能够易懂的、清晰的语音输出的技术。

在语音合成技术中，分为语言分析和声学系统。语言分析是根据输入的文字信息进行分析，生成对应的语言学规格书，确定该怎么读。声学系统部分主要是根据语音分析部分提供的语音学规格书，生成对应的音频，实现发声的效果。可以分为参数合成、拼接合成以及端到端合成系统。

3.2.2 语音信号的播报

语音播报的原理主要是提前将数据库中的车牌信息都采集语音文件存储到指定文件夹，语音信号的存储由外部的SD卡来完成，可通过连接电脑来更换音频文件。然后每次识别到车牌信息，对车牌号码进行判断，然后播报符合的车牌对应的语音文件，图6为语音播报流程图。

图6 语音播报流程图

车牌号码的判断是采取比对的方法，识别到的车牌号码与数据库中的信息进行逐位比对，根据比对结果的不同，所对应的音频文件不同，登记车辆会播报对应音频，而未登记车辆则会播报“不在数据库中，请登记”。

4 结语

本文主要阐述了一种智能车牌识别系统，本系统将语音播报与车牌识别系统相结合，向用户反馈车牌识别的结果。与未加语音的系统相比，极大的保证了车牌识别的准确性，实用性更强。既可以将它用于小区进出口的门禁处，也可以应用于停车场等领域，具有极其广泛的应用前景。