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使用Ultralytics YOLO11进行自动车牌识别

Abirami Vina

4 分钟阅读

2024年10月21日

了解Ultralytics YOLO11如何用于车牌自动识别(ANPR)系统,以进行实时检测,并协助交通和停车管理。

随着人工智能(AI)的应用日益普及,依赖于车牌自动识别(ANPR)的创新技术也变得越来越普遍。ANPR系统使用计算机视觉技术自动读取车辆牌照,并对其进行识别和跟踪。最近,人工智能技术的进步使得将此类系统快速集成到我们的日常生活中成为可能。事实上,您可能已经在收费站或警察检查超速车辆时看到过ANPR系统。 

车牌识别正变得越来越重要,预计到2027年,全球ANPR系统市场将达到48亿美元。这一增长的一个因素是ANPR为交通管理安全等应用带来的好处。 

为了从ANPR应用中获得最佳结果,理解这些解决方案背后的AI技术非常重要。例如,目标检测,作为一项计算机视觉任务,对于准确识别和跟踪车辆至关重要,而这正是像Ultralytics YOLO11这样的计算机视觉模型发挥作用的地方。在本文中,我们将探讨ANPR的工作原理,以及YOLO11如何特别地改进ANPR解决方案。 

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图1. 使用Ultralytics YOLO模型进行ANPR。

自动车牌识别的工作原理

自动车牌识别涉及几个重要的步骤,以快速、准确地识别车辆牌照。让我们分解一下这些步骤如何协同工作以提高流程效率:

  • 图像采集: 首先,使用摄像头捕捉车辆图像。这些摄像头可以安装在固定位置,例如收费站,也可以安装在警车上以提高移动性。
  • 车牌检测: 然后,使用像YOLO11这样的目标检测模型在图像中找到车牌。 
  • 光学字符识别(OCR): 接下来,使用OCR读取车牌上的字符(在图像中),将其转换为机器可读的文本。
  • 数据库查询: 然后,将文本数据与数据库进行比对,以确认车牌信息。
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图2. 使用Ultralytics YOLO模型进行车牌检测的示例。

ANPR系统经常会面临诸如光线不足、不同的车牌设计和恶劣的环境条件等挑战。YOLO11可以通过提高检测的准确性和速度来帮助解决这些问题,即使在条件困难的情况下也是如此。借助像YOLO11这样的模型,ANPR可以更可靠地工作,从而更容易实时识别车牌,无论白天还是黑夜,或者在恶劣天气中。在下一节中,我们将更详细地了解如何使用YOLO11来实现这些改进。

YOLO11如何增强ANPR系统

Ultralytics YOLO11首次在Ultralytics的年度混合活动 YOLO Vision 2024 (YV24)上展示。作为一种支持实时应用的目标检测模型,YOLO11是改进ANPR系统等创新的绝佳选择。YOLO11也适用于边缘AI应用。这使得与YOLO11集成的ANPR解决方案能够有效运行,即使网络连接不可靠。因此,ANPR系统可以在偏远地区或连接受限的区域无缝运行。

与之前的版本相比,YOLO11还带来了效率的提升。例如,YOLO11m在COCO数据集上实现了更高的平均精度均值(mAP),与YOLOv8m相比,参数减少了22%。  借助YOLO11,ANPR系统可以更好地处理各种挑战,如不断变化的光照条件、不同的车牌设计和移动的车辆,从而实现更可靠、更有效的车牌识别。

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图3. Ultralytics YOLO11与之前版本的比较。

如果您想知道如何在您的ANPR项目中利用YOLO11,这非常简单。支持目标检测YOLO11的各种版本已经在COCO数据集上进行了预训练。这些模型可以检测80种不同类型的物体,例如汽车自行车动物。虽然车牌不属于预训练标签的一部分,但用户可以使用Ultralytics Python包无代码Ultralytics HUB平台轻松地自定义训练YOLO11来检测车牌。用户可以灵活地创建或使用专门的车牌数据集,以使他们自定义训练的YOLO11模型完美适用于ANPR。

与YOLO11集成的ANPR系统的应用

接下来,我们将了解ANPR和YOLO11可以一起使用的各种应用,以提高效率和准确性。

用于交通和执法的实时车牌检测

在车水马龙的城市中,车辆穿梭于十字路口和高速公路,交通管理人员必须疏导拥堵、监控交通违规行为,并确保公共安全。当 ANPR 与 YOLO11 结合使用时,可以为这些工作带来显著的改变。通过即时识别车牌,当局可以密切关注交通流量,执行交通法规,并快速识别涉及违规行为的车辆。例如,可以轻松标记出超速车辆。 

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图 4. 使用 ANPR 和 YOLO11 检测和识别超速车辆。

总而言之,结合 YOLO11 的 ANPR 可以自动执行原本需要人工完成的任务。它可以检测闯红灯的车辆并管理收费站的运营。自动化这些任务不仅提高了系统效率,还减轻了交通管理人员的工作量,使他们能够专注于更重要的职责。

在执法方面,YOLO11 和 ANPR 可以协同工作来追踪被盗车辆,并识别那些被标记为有可疑活动的车辆。YOLO11 的实时检测确保车辆能够被快速可靠地识别,即使车辆行驶速度很快。这种能力通过加快响应速度和提高执法效率来帮助改善公共安全。

先进的停车管理系统和 ANPR

ANPR 与 YOLO11 结合的另一个令人兴奋的应用是在停车管理系统中。例如,它可以实现车辆无需司机与票务机或服务人员交互即可进入、停车和离开的停车场。使用 YOLO11 的 ANPR 停车系统可以帮助实现顺畅的进入、离开和支付流程。

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图 5. 使用 Ultralytics YOLO 模型管理停车场。

当车辆接近入口闸门时,由 YOLO11 驱动的 ANPR 会立即识别车牌。然后,系统会将车牌与预先注册的数据库进行交叉检查或创建一个新条目。闸门自动打开,让车辆进入,无需任何手动步骤。加速后的流程为驾驶员创造了更便捷的体验。

同样,当车辆离开时,系统会使用 YOLO11 再次检测车牌。它会计算停车时间,如果车辆已注册支付方式,则可以自动处理付款。这种自动化无需物理支付机,并有助于减少出口处的拥堵,尤其是在繁忙时段。

YOLO11 准确、实时地检测车牌的能力是使这些停车管理系统顺利运行的关键。除了使停车更方便之外,它还有助于运营商通过减少人工劳动和改善交通流量来更好地管理他们的设施。

在安全系统中使用 ANPR 进行访问控制

与 YOLO11 集成的 ANPR 系统是管理访问安全区域(如封闭式社区、企业园区和限制设施)的绝佳选择。通过使用 ANPR,这些场所可以自动执行其安全措施,确保只有授权车辆才能进入。

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图 6. 使用 ANPR 允许授权车辆进入安全区域。

这与我们之前讨论的停车管理系统类似。主要区别在于,系统会根据授权车辆列表检查车牌。如果车辆获得批准,闸门会自动打开,为居民、员工或访客提供无缝访问,同时保持严格的安全性。该过程减少了手动检查的需要,使安全人员能够专注于更重要的任务。

ANPR 系统是未来智慧城市的重要组成部分

现在我们已经了解了一些与 YOLO11 集成的 ANPR 系统的应用,让我们以一种更具连接性的方式来思考这些应用。 

除了作为单独的应用程序之外,当它们被视为智慧城市城市基础设施中的一个有凝聚力的解决方案时,它们的优势才会真正显现出来。随着城市不断发展变得更加智能,ANPR 系统在城市基础设施中发挥着越来越重要的作用。

例如,设想一个智慧城市,其中 ANPR 用于同时管理交通、授予安全访问权限和简化停车。车辆在进入城市时可以被检测到,在整个过程中被跟踪,被授予进入限制区域的权限,并且无需任何人工干预即可停车。 

通过集成像 YOLO11 这样的计算机视觉模型,ANPR 可以帮助更有效地管理交通,增强安全性并提高公共安全。这些系统能够实现实时监控、自动化流程和数据驱动的决策,这对于管理现代城市日益增长的复杂性至关重要。 

最后再看一眼结合 YOLO11 的 ANPR 

ANPR 系统正日益成为现代城市基础设施的重要组成部分,而集成像 YOLO11 这样的计算机视觉模型使其更加有益。YOLO11 通过更高的准确性、实时处理和适应性来增强 ANPR,使其成为智慧城市应用的理想选择。从改善交通管理和执法到自动化停车和安全访问,由 YOLO11 驱动的 ANPR 系统带来了效率和可靠性。随着城市变得更加智能,这些解决方案可能会在改变城市生活和支持智能基础设施的未来方面发挥关键作用。

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