1327296 九、發明說明 月3日修正替換頁 【發明所屬之技術領域】 本發月係關於-種提升電子收費系統之扣款資料與執法 資料自動匹配作業成功率的方法，尤其是指在vps電子收費 系統中’運用GPS相對漂移向量校正、車輛時間差執法點預 L、可令錯式車牌比對等三種方法以準確預估裝載〇此的 車輛通過VPS電子收費系統執法線所行經的車道(如:内側、 中側、外側、路料車道），進而與在執法線上裝載在各車道 的攝影機所取像的車牌影像辨識結果做匹配，以解決一般 VPS電子收費系統匹配準確度不易提升的問題。 【先前技術】 -般VPS電子㈣系統運作原理為：VPS電子收費車載 電滕（On Board computer，〇BC)搭载Gps衛星定位裝置與 咖S無線通訊裝置’該0BC會自動透過Gps定位裝置讀取 現在車輛所在的位置，t車輛行車朗事先定義好的收費區 域時’OBC便會自動以GPRS無線通訊的方式通報後端帳務 系統’後端帳務系統將根據〇BC的識別碼與使用者事先登 錄的車型種類、扣款帳戶等資料，進行扣除通行費用之程 序’·當車輛經過收費區域的同時’區域内的執法線（搭載照相 機與感應器的銷架橫向線段稱之為執法線）配置有影像執法 系統’該影像執法系統會對所有通過收費區域的車輛予以取 像’並且自動做車牌影像辨識。倘若該車輛未搭裁〇BC或 5 1-327296 件邮日修正替換頁 未開啟OBC通過收費區域時，則後端僅收到其執法影像資 料，沒有收到扣款資料，即會將該車判定為未缴費之車辆， 需要透過監理系統取得該車之登記住址以進行後續的通行 費追缴事宜。 6亥VPS電子收費系統中’其交易扣款系統與影像執法系 統係分別獨立運作，其分別產生的扣款資料與執法資料將會 分別的傳送到後端帳務系統，再以批次整合匹配的方式將扣 款資料與執法資料匹配起來，以確認通過收費區域的車輛何 者有正確扣放、何者未裝置車載機，必須由執法影像追繳通 行費用。此匹配的過程受限於GPS衛星定位訊號的漂移、車 輛在收費區的行駛路線與執法取像車牌辨識率等種種因素 的衫響，導致後端帳務系統匹配的準確度不甚理想需要額 外藉助人工將無法匹配的資料重新校正、匹配，藉以提高匹 配準確度，以降低誤罰用路人的機率。 為解決定位訊號的漂移問題，一般認為有二種解決方 式：利用差分定位訊號（DGPS)校正漂移或是加裝特定短距離 通訊裝置（如：微波或紅外線）之車機與車道系統。然而，這 兩種方式都有缺點，前者是收費區必須很大，而通訊費用很 两；後者則需要兩套長短距離通訊裝置，其建置之成本又太 南〇 由上述VPS電子收費的流程描述得知，後端的整合匹配 rjz/zy〇 fk光日修 系統在VPS電子收參系紅士 ------- 1 电于收費系統中佔有關鍵 的結果準確度不佳，則大晋㈣ 右整合匹配 人工… 置的執法資料與扣款資料需要藉由 人工輔助系統匹配的工作， ^ # ^ 的成本遠高於系統處理 所侍到手續費用，則& VPS系 買万式將變得窒礙難 订路^甚者’若錯誤的匹配結果導致誤罰正常通行扣款的 被追繳通行f，則收費正確性遭受到質疑，可能導致 VPS電子收費失敗收場。 目前用來匹配執法影像車 平砰辨識與扣政資料的依據包 含：通過扣款區域時OBC直始 機所回傳的車輛所在GPS位置、 OBC代碼、回傳時間·輿摄 興攝&機所在位置、執法f彡像取像時 間與執法影像車牌辨識後的車 交耵早牌旎碼。根據這些資訊匹配出 來的結果，可能發生下述問題： 漂移與OBC回傳時間和後 置和時間為主要依據的匹 1. k料匹配錯誤：GP S的位置 端時間的差距都有可能導致以位 配程式產生錯誤的結果。 2·資料無m車牌轉㈣OCR車牌㈣之準確度 很難達到百分之百’導致於執法影像資料無法與扣款資料匹 配成功，必須仰賴後續的人q配處理機制才能解決問題。 為了解決扣款系統與執法系統之匹配準確度問題，先前 的技術包3以差分定位訊號校正與加裝特定短距離通訊裝 置兩種方法’其方法與優缺點簡述如下： 7 1327296 月〉日修正替換頁 1.將差分定位訊號（DGPS)利用GPRS通訊送到〇BC， OBC使用此訊號校正GPS定位漂移，使OBC之定位精準度 可以達到5米以内。此方法優點是〇bc不需要加裝任何設 備’僅需要軟體的升級；缺點則要達到足夠高的定位精準度 必須要長時間的傳送DGPS訊息，如此收費區域可能需要長 達數公里，並且通訊費用將會大幅提高。 2·在VPS系統上加裝短距離通訊（DSRC)裝置如紅外線或 微波短程通訊，以便車道系統可以精準的定位車輛行經收費 區之軌跡。此種解決方式的優點是可以解決Gps定位漂移的 問題； 缺點則是車上單元配置長短距離兩套通訊裝置成本太 車道系統也需要較高的成本。
設計
種運用GPS相對漂移向量校
以準確預估裝載OBC的車輛通過 比對等三種方法 VPS電子收費系統執法線 8 所仃經的車道(如··内側、中側、外側、路肩等車道)，進而 與在執法線上裝載在各車道的攝影機所取像的車牌影像辨 為結果做匹配，以解決—般vps電子收費系統匹配準確度不 易提升的問題’俾而達到正確判斷及扣款之目的。 本發明之次-目的係在於提供―種可提升扣款資料與執 法資枓自動匹配準確度，無需透過DGps校正或加裝短距離 通訊裝置’藉以提出一套成本低廉之電子收費系統之扣款資 料與執法資料自動匹配作業成功率的方法。 次可達成上述發明目的之電子收"' 統之扣款資料與執法 貝料自動匹配作業成功率的方法，係運用Gps相對漂移向量 校正、車輪時間差執法點預測與可容錯式車牌比對等三種方 法，以準綠預估裝載OBC的車輛通過vps電子收費系統執 法線所行經的車道（如··内側、中側、外側、路肩等車道）， 進而與在執法線上裝載在各車道的攝影機所取像的車牌影 像辨識結果做匹配，以解決—般vps電子收費系統匹配準確 度不易提升的問題》上述三種技術與功能簡述如下 KGPS相對漂移向量校正·將車機回報的㈣位置做一 相對你移ΐ校正’以求得較為精禮的車輛位置，以便推估車 翻行經執法線時所行敬的車道（如：内側、中側中外側、外 側、路肩等車道）。 2.車輛時間差執法點預測：Gps取樣速度為每秒一次， 9 作>月3曰修正替換頁 通過執法線時OBC不一定剛好讀取到⑽位置，透過内插 法的方式推估計算車㈣過執法線的實際座標位置與速 度，以彌補GPS取樣頻率不足而可能造成的位移誤差。 °、3式車牌比對.執法影像經過OCR車牌辨識的準 確率無法達到百分之百，可容供十击始、，/ J令錯式車牌以行經收費區域的車 輛所註冊之車牌_為基礎，tt對車牌號碼之辨識率，辨識 率達到一定標準值以上即算正確。 運用上述二種之方式，將可降低Gps漂移產生的誤差與 誤判車輛通過執法線所產生的資料自動匹配錯誤，並且透過 可容錯式車牌比對提高扣款資料與執法資料匹配比對的成 功率。 【實施方式】 請參閲圖一所示，為本發明接^ 1个赏3杈升電子收費系統之扣款資 料與執法資料自動匹配作業忐汾奎认士、Α 。奸糸成功率的方法之（Vehicle
Positioning System，VPS)電子收費系統架構示意圖主要包 括搭載有GPS定位裝置2與GPRS/3G遠距離通訊裝置3的 VPS電子收費車上單元i(即為〇BC)、收費站區的執法系統 4(包含攝影機與車牌辨識模組5)、扣款模組6與帳務系統7 等所構成。 請參閱圖二所示，為該提升VPS電子收費系統之扣款資 料與執法資料自動匹配作業成功率的方法之GPS相對漂移 1327.296 愧工月知fc替換頁 向里校正示意圖’係利用裝置在攝影機上的GPS的漂移向 量’與在同一時間内通過執法線8車輛之vps電子收費車上 單元1取彳于的GPS位置漂移向量差距很小的特性。利用攝影 機已知的正確座標位置，對照攝影機上同一時間所傳回來的 GPS座標位置可以計算出漂移向量利用此漂移向量反過來 修正同一時間内車輛GpS所傳回的座標位置，即可得出車輛 當時的正確座標位置。 請參閱圖三所示，為該提升電子收費系統之扣款資料與 '、·貝料自動配作冑成功率的方法之車輛通過執法線相 對位置預測不意圖，由於車輛上之vps電子收費車上單元1 透過GPS取得座標的頻率為每秒―次在車速高達1嫌祕^ 上的间速公路用路環境，每秒車輛的位移高達π 78公 尺，VPS電子收鲁鱼, 費車上早70 1取樣GPS的地點可能與執法線 8相距超過甚遠’卩VPS電子收費車上單元！回報的㈣座 標為基準勢必料㈣料確性，因此本發明㈣通過執法 線8前後兩次的gps取描私尤，t ± 樣所仔到的車輛位置，行經方向與速 度’經過GPS相對漂移向量校正後取得正確的座標位置，再 利用内插法的方式計算車輛軌跡與執法線8的交叉點，此點 即是車輛通過執法線8時 与 攝〜機所取像的座標，用以比對 攝影機的座標位置，即可 寸算出車輛所行駛的車道（内侧、中 側、_外側、外侧、 月）。内插法的推估方法如下，假設車 1 ^/296 月3日修正替換頁 輕在行經跨越執法線8的兩回報點（時間差距一秒）的座標位 時1速度為⑷……’川與⑷从^冲内插法想要 求出該車輛通過執法線8的位置、時間、速度為 _鄭斗則⑽雜以藉由求執法線8與兩回報點所 形成的直線之交點敌理 Λ ^ 取侍，ν0與t0則可以藉由内插法計算牛 頓第二運動定律計算而得。 、取得車輛行經執法線8所行駛的隸位置與車道後，執 、'、統取像並做車牌號碼影像辨識，職結果與車機所預 先登錄的車牌號碼做進一步比對，以確認是否為裝置vps電 子收費車上單元1車機之車辆通過收費區域》由於車牌影像 〇cR辨識結果受限於光線、取像角度與車牌位置是否有遮蔽 物或污損等外在因切㈣料碼辨識之準確度，本發明提 出可容錯式車牌比對的方法，可以用來解決此問題。執法影 像經過OCR車牌辨識的準確率無法達到百分之百，無法2 識的車牌字元以特定符號代替（ex‘，，？，，）；可容錯式的車牌比對 藉由機率統計的方式降低車牌辨識錯誤無法與扣款資料作 匹配的比率進而提升匹配的成功率，如：車機所註冊的車 牌號碼為【綱234】之車輪經過執法系統4取像辨識車牌 號瑪之結果為【Α?·1234】’其準確度達到83 33%，同一時間 的類似車牌通過該執法線8之車輛機率微乎其微，故可視為 辨識正確。 12 1327296 在-般的VPS電子收費系統中，後端帳務系統7可以用 來將扣认資料與執法資料相匹配的資料並不多’包含州電 子收費車上單兀i車機所回傳的車輛所在GPS位置、则電 子收費車上單元！代碼、回傳時間、攝影機所在位置、執法 影像取像時間與執法影像車牌辨識後的車牌號碼，整合匹配 程式必須依據上述資料將已扣款的資料與執法影像匹配起 來，並將已扣款的車輛與重複取像㈣像資料過料，剩下 ㈣車牌影像就是未裝置VPS電子收費車上單元！車機（或 是裝置OBC故障或未開機）之車輛， ^ 神帳務處理人貝根據車牌 資料連線監理站資料庫取得用女 渾取仵用路人住址，以進行後續之通行 費催款動作。 是以’本發明係可運用GPS相對漂移向量校正車輛時 間差執法點㈣與可容錯式車料料三種技術方法中一 種或混合二種以上之技術方法來提升電子收費系統中扣款 資料與執法資料自動匹配作業之準確度„ 本發明所提供之提升電子收費系統之扣款資料與執法資 料自動匹配作業成功率的方法，與其他習用技術相互比較 時’更具有下列之優點： 般方式實做的自動匹配方法，因為Gps訊號漂移 與車牌辨識率料度並非百分之百，其自動匹配的準確度不 '，必須仰賴大量的人工處理校正；本發明所提出的三種技 13 1327296 ^•月》日修正替換頁 術方法可以大幅提昇準確度。 _ 2. 本發明所提出之解決方法比較以差分訊號校正〇ps位 置方式，可以節省大量的通信費用，並且不需要設定大範圍 的收費區域（差分訊號校正GPS的方法需要很大的收費站區 範圍’以便後端傳送足夠多的DGPS訊號供OBC修正GPS)。 3. 本發明所提出之解決方法比較以加裝短距離通訊裝置 方式，可以大幅降低OBC成本與〇BC耗電量，並且可以節 省車道系統的建置費用。 上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說 明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離 本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之 專利範圍中。 綜上所述’本案不但在技術思想上確屬創新，並能較習 用物品增進上述多項功效’應已充分符合新穎性及進步性之 法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件 發明專利申請案，以勵發明，至感德便。 【圖式簡單說明】 請參閱以下有關本發明一較佳實施例之詳細說明及其附 圖，將可進一步瞭解本發明之技術内容及其目的功效；有關 該實施例之附圖為： 圖一為本發明提升電子收費系統之扣款資料與執法資料 1327296 自動匹配作業成功率的方法… 動 正示意圖，·以 圖二為該提升電子收7；費系統架構示意圖，· ㈣作業m 費系統之扣款資料與執法資料自 匹配作業成功率的方法之Gps相對漂移向量校 圖三為該提升電子收費系統之扣款資料與執法資料自動 匹配作業成功率的方法之車輛通過執法線相對位置預測示 意圖。 【主要元件符號說明】 1 VPS電子收費車上單元 2 GPS定位裝置 3 GPRS/3G遠距離通訊裝置 4執法系統 5車牌辨識模組 6扣款模組 7帳務系統 8執法線 9執法點 15