車牌識別門禁如何運作?
車牌識別門禁以攝影機捕捉車牌影像,經影像辨識轉成車牌號碼文字,再與登記名單或收費系統比對後決定放行與否。整個過程涉及攝影機拍攝、號碼辨識、資料比對與閘機聯動四部分,本文逐一拆解其運作原理與實際限制。
車牌識別系統的四個組成部分
車牌識別門禁(License Plate Recognition,LPR)表面上只是一支「識得認車牌的攝影機」,實際運作由四部分組成:負責拍攝的車牌攝影機、負責辨識與處理的運算單元、保存登記資料的門禁或收費系統,以及執行開閘動作的閘機或閘門。任何一部分失效,整條放行鏈路都會中斷。
車牌攝影機
車牌攝影機是專為車輛場景設計的固定式攝影機,配備廣角至標準焦段的鏡頭、低照度感光元件與夜間紅外線或白光補光,安裝位置通常正對車道,鏡頭視角與車牌高度及位置對齊,確保車牌在畫面中佔有足夠像素並保持清晰。
識別與處理單元
運算單元負責把畫面轉成可辨識的號碼,可在攝影機內部完成(前端識別),或把畫面送往後端主機處理,兩種架構對頻寬、延遲與故障範圍的影響不同。
門禁與收費系統
識別得出的車牌號碼會與登記資料庫比對。登記車輛直接放行;臨時車輛則進入收費流程,於離場時按停留時間結算。資料庫可以是獨立主機、雲端平台或與停車場收費系統整合。
閘機與閘門
最終由閘桿控制器或車道閘門接收放行訊號。放行訊號可經由繼電器接點接線到閘機,或以網路指令觸發,配合地感線圈或雷達確認車輛通過後再自動關閉閘桿。
由此可見,車牌識別並非單一產品,而是一套整合系統。採購時若只比較攝影機鏡頭規格,忽略控制器、閘機與資料系統的配合,日後現場調試往往要花費比預期更多的時間。
從車頭出現到開閘:一次完整的辨識流程
一次完整的放行流程,由車輛進入攝影機視野開始,到閘桿升起結束,以下逐步說明當中的處理次序。
- 偵測車輛到達——系統以地感線圈、雷達或攝影機本身的影像偵測確認有車輛進入拍攝範圍,觸發拍攝與辨識程序。地感線圈對金屬車輛可靠但需切開路面施工;影像偵測施工簡單,對機車及行人誤觸的反應則較敏感。
- 捕捉車牌影像——攝影機在觸發瞬間捕捉車頭或車尾影像。車牌需在畫面內佔有足夠像素,過小或過斜的車牌會直接影響辨識成功率。鏡頭幀率與快門需配合車速設定,太快或太暗的場景都會令車牌模糊。
- 定位車牌位置——辨識引擎在整幅畫面中尋找車牌區域,再從候選區域中裁出號碼區塊。拍攝角度、車牌污漬、改裝車牌框或車牌反光,都會影響這一步的準確度。
- 轉成號碼文字——對車牌區域逐字元辨識,輸出車牌號碼及可信度。香港車牌的字元組合、英文字與數字的形狀相近字(例如 O 與 0、I 與 1)是常見的誤判來源,系統一般會以置信度配合邏輯規則校正。
- 比對資料庫——識別結果與登記名單或收費系統比對。多數系統容許模糊比對,同一號碼有數個近似結果時,按可信度排列,由系統或保安員取捨。
- 決定並執行放行——比對成功且權限無誤時,系統向閘機控制器送出放行訊號,閘桿升起;比對失敗或無登記資料時,閘機保持關閉,顯示屏提示司機聯絡保安或取票進場。
- 確認通過後復位——偵測到車輛完全通過後,閘桿自動放下,系統記錄出入場時間,準備下一次辨識。
整段流程所需時間視乎硬體而定,一般在一秒至數秒之間。閘機升降速度、車輛排隊長度與車道坡度,都會影響實際吞吐量,規劃時應以繁忙時段的車流量計算所需閘道數目,而非以單次辨識速度判斷。
需要協助?車牌識別系統涉及攝影機安裝、閘機聯動與資料系統整合,安裝位置與角度需要現場勘察。說明車道數量、車種構成與現有設備即可。WhatsApp →
影響辨識率的關鍵因素
車牌辨識率並非固定值,現場環境與安裝方式對實際表現影響極大。以下因素在設計階段就應納入考慮。
車牌拍攝像素與角度
車牌在畫面中愈大愈清晰,辨識愈可靠。安裝高度、攝影機俯仰角度與車道寬度共同決定車牌在畫面中的大小;安裝過高或過側,車牌變形會令字元難以辨認。設計時應參考原廠對車牌高度的建議安裝範圍。
光線條件
夜間或陰天需要補光,以紅外線或白光照明車牌位置。紅外線補光夜間效果好但會被部分隔熱玻璃擋住,若車輛前擋風玻璃貼有隔熱膜,車頭識別方案須改用白光補光或改拍車尾。逆光場景則需寬動態(WDR)處理,否則車牌會因曝光過度而全白。
車速與拍攝時機
車速過快時,車牌在快門打開的瞬間已移動,造成殘影模糊。系統須以更高快門配合足夠補光,或在地感線圈觸發點與拍攝點之間預留緩衝距離,確保車牌停在清晰範圍內才拍攝。
車牌狀態
車牌污漬、磨損、反光或安裝不當(例如用不合規格的螺絲遮住字元)都會直接拉低辨識率。法例對車牌的字元尺寸、字體與安裝方式有規定,合規的車牌本身亦是辨識成功的基礎。
字元相近與車牌格式
香港車牌由英文字與數字組成,沒有中文字,字元集較小,理論上比需同時處理中英文的地區容易,但 O 與 0、I 與 1、B 與 8 等相近字仍是誤判熱點,應善用香港車牌格式規則校正。
一般而言,環境理想、安裝合規的車牌識別系統,整體辨識成功率可達九成以上;但遇上暴雨、車牌污漬或夜間強逆光等情況,單次識別失敗仍屬正常,因此系統必須提供手動輸入或取票後備途徑,而不是假設識別永遠成功。
香港停車場應用的實際考慮
香港的停車場密度高、車位面積小、車道寬度有限,車牌識別門禁的安裝與營運有幾項本地特有的考慮。
- 狹窄車道與迴旋空間——市區停車場多為螺旋斜道與窄彎設計,車輛進入時未必能以理想角度對正攝影機。觸發點與辨識點的距離要按斜道長度預留,避免攝影機尚未拍到清晰車牌、車輛已貼近閘桿。
- 政府停車場與政府物業的規格要求——部分政府部門場地對車牌識別系統有特定的技術與保安要求,投標或承辦工程時須按標書逐項核對,不能以一般商用系統直接套用。商場與私人停車場亦可能按場地管理合約有收費系統整合的指定方案。
- 個人資料與影像保留——車牌屬於個人資料,出入場記錄與車牌影像的保留期限、存取權限與用途限制,受香港《個人資料(私隱)條例》規管。系統應設定影像保留期限並控制存取範圍,張貼告示知會使用者,停車場管理方亦應為資料外洩風險購買相應保障。
安裝位置、安裝高度與角度、補光與後備流程,均應在動工前以現場勘察決定,並以實際車輛測試校準。與其追求最高的理論辨識率,不如確保辨識失敗時有快速可靠的人工後備途徑,營運順暢度往往取決於後備流程的質素。本公司同時提供閉路電視監控工程服務,可因應車牌識別與影像監控一併規劃。
與傳統卡證門禁的比較及常見問題
車牌識別本質上是以車牌作為身分憑證的自動化門禁,與以卡片、藍牙或遙控器為憑證的傳統方式屬同一類邏輯:驗證憑證、比對權限、執行放行。二者可並存,例如月租車用車牌識別、訪客車用取票或人工核實,不少香港停車場正是混合採用。
車牌識別的優勢在於無需司機落窗取卡或揚卡,進場速度較快,亦避免卡片遺失與轉借問題;代價是投資成本較高,並受拍攝環境影響,惡劣天氣或車牌狀態欠佳時可能識別失敗,需要後備途徑。卡片系統則成本較低、識別穩定,但需要司機停車操作,繁忙時段容易造成車道排隊。近年手機藍牙或 NFC 開門的流動憑證方案亦逐步應用於月租車輛與私人停車位,讀取方式與一般門禁卡類似。
選用哪種方式,取決於場地的車流量、車種構成、預算與營運模式。車流量高且希望全自動進出的場地適合車牌識別;車流量不高、以月租客為主的小型停車場,傳統卡證方式可能更划算。兩個方向亦可分階段推進,先以卡證系統營運,日後再逐步加入車牌識別閘道。詳情可參閱本網站關於 ANPR 車牌識別及停車場閉路電視要求的專頁。