基于視覺的海關物流車輛檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】基于視覺的海關物流車輛檢測裝置及檢測方法。隨著中國入世和世界經濟一體化進程的加快，現代物流產業的發展已經成為全球產業結構調整的一大趨勢，現代物流發展的水平越來越成為體現一個國家和地中心綜合競爭力的重要標志。目前的海關物流車輛在檢測的過程中影響通關效率、容易增加企業負擔、增加海關工作量，查驗的準確性不高。本發明的組成包括：前端采集系統（1），所述的前端采集系統與智能卡口系統（2）連接，所述的智能卡口系統分別與WEB客戶端計算機（3）、海關物流監控平臺（4）連接。本發明用于現代物流行業。
【專利說明】基于視覺的海關物流車輛檢測裝置及檢測方法
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種基于視覺的海關物流車輛檢測裝置及檢測方法。
[0002]【背景技術】:
隨著中國入世和世界經濟一體化進程的加快，現代物流產業的發展已經成為全球產業結構調整的大趨勢，現代物流發展的水平越來越成為體現一個國家和地中心綜合競爭力的重要標志。新的形勢下海關總署適時提出了“依法行政，為國把關、服務經濟、促進發展”的工作指導方針，并且大量利用高新技術來提高工作質量和工作效率。
[0003]目前的海關物流車輛在檢測的過程中影響通關效率、容易增加企業負擔、增加海關工作量，查驗的準確性不高，本專利是在原系統的基礎上，更改紅外線對射的方法檢測車輛，而是用攝像機中的視頻信息通過差分方法和SIFT特征識別方法來精準的檢測車輛的到來，減少硬件設備，提高檢測效率和準確性。
[0004]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種基于視覺的海關物流車輛檢測裝置。
[0005]上述的目的通過以下的技術方案實現:
一種基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，其組成包括:前端采集系統，所述的前端采集系統與智能卡口系統連接，所述的智能卡口系統分別與WEB客戶端計算機、海關物流監控平臺連接。
[0006]所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的前端采集系統包括入區通道、出區通道，所述的入區通道、出區通道上分別安裝有集裝箱箱號自動識別系統、電子車牌自動識別系統、IC卡自動識別系統、基于視頻的車輛識別檢測系統、自動放行控制系統。
[0007]所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，通過視頻檢測車輛的到來后，啟動觸發集裝箱箱號自動識別系統包括燈光控制裝置、圖像采集裝置，所述的圖像采集裝置與圖像識別裝置連接，所述的圖像采集裝置為雙碼流攝像機。
[0008]所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的電子車牌自動識別系統包括電子車牌讀寫器，所述的電子車牌讀寫器與無線射頻天線連接，所述的無線射頻天線與安裝在運輸車上的電子車牌標簽，通過無線信號連接，所述的電子車牌標簽為車載無線射頻標簽。
[0009]所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的雙碼流攝像機通過攝像機中的雙碼流中的視頻流信息，通過圖像中的差分算法以及特征提取算法等提取運動物體的信息，將車輛來到的信息告知所述的雙碼流攝像機和自動放行控制系統，避免原來系統中車輛底盤過高時，減少誤操作和提高系統的可辨識性。
[0010]所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的自動放行控制系統包括車輛檢測子系統、地感線圈車輛檢測器，通行信號驅動子系統、和電子擋桿驅動子系統；
所述的地感線圈車輛檢測器2個，分別安裝于車輛通道的前方和后方；
所述的通行信號驅動子系統由LED高亮誘導顯示屏組成，所述的LED高亮誘導顯示屏包括電源模塊、串口控制板、LED控制器、LED面板，所述的串口控制板是由一個串口、flash和ARM控制板組成；
電子擋桿驅動子系統包括輸入輸出板，所述的輸入輸出板與繼電器控制器連接，所述的繼電器控制器與電子擋桿連接。
[0011]一種基于視覺的海關物流車輛檢測裝置的檢測方法，該方法包括如下步驟:
(1)系統開始工作:打開車輛檢測子系統、箱號識別，等待車輛到來；
(2)車輛到達卡口，車輛檢測器檢測到車輛到達，向系統主控發布車輛到達狀態，系統主控根據配置時序信息，決定電子車牌標簽、非接觸式讀寫器開始工作；
(3)箱號識別完成向系統主控發布箱號識別完成狀態，電子車牌完成向系統主控發布電子車牌完成狀態，非接觸式IC卡識別完成后向系統王控發布非接觸式IC卡識別完成狀態，當系統主控接受到箱號識別完成和非接觸式IC卡完成狀態，系統主控根據配置時序信息，決定集裝箱箱號自動識別系統開始工作，電子車牌標簽、IC卡識別模塊停止工作；
(4)所述的雙碼流攝像機通過攝像機中的雙碼流中的視頻流信息，通過圖像中的差分算法以及特征提取算法等提取運動物體的信息，將車輛來到的信息告知所述的雙碼流攝像機和自動放行控制系統；
(5)系統主控通過前端代理向后臺海關物流監控平臺發送采集數據并等待返回；
(6)系統主控接收到放行指令，控制LED高亮誘導顯示屏顯示信息，同時控制電子擋桿抬起;
(7)車輛駛離卡口，車輛檢測器檢測到車輛離開，電子檔桿落下，系統繼續等待下一輛車的到來。
[0012]有益效果:
1.本發明采用以點代面的設計思想，通過在卡口車道上定制勻分布的采樣點，來消除圖像中無關信息并減弱圖像中的空間冗余，進而減輕了視頻圖像處理的計算負荷和存儲負荷；提出了一種基于采樣點的精準背景更新策略，背景更新定時更新的方法，利用非存在采樣點的灰度值來更新存在采樣點的背景，實現了一種輕量級、精準高效的背景更新方法；依據存在采樣點的空間排列規律，通過簡單的計算直接獲取重要的交通基本參數，實現了一種輕量級的基本參數獲取方法；模擬人類視覺的整體性和簡單性原理，根據靜止存在采樣點的空間排列情況對狀況進行了分析，并用攝像機中的視頻信息通過差分方法尋找動態變化的邊緣點，之后再將縱向的鏈接的邊緣的數量進行統計；同時將車輛由遠到近的相關SIFT特征識別進行統計，從而精準的檢測車輛的到來。
[0013]2.本發明的前端采集系統主要負責對通過卡口的車輛進行車牌、箱號、重量、IC卡等信息的識別，并對車輛的通行進行控制；
集中監控中心系統主要負責對前端采集系統的設備工作狀態及采集數據進行控制、監控、查詢、分析、管理等工作，同時負責前端系統采集數據與保稅港物流監控平臺系統的數據交互工作。
[0014]3.本發明能夠實現高度自動化，盡量減少和控制人為干預，提高通關速度和效率。海關關員能在各卡口控制室對經過管理授權卡口的通車情況進行監控，能夠在總監控中心實現對所有卡口通車情況的監控，并可以遠程對卡口采集數據進行補采、干預集裝箱的放行處理；
具有自我維護功能，對卡口設備啟用/禁用控制，對設備檢測、復位，對卡口系統復位，對卡口設備異常報警監控，自動保存相關數據，提供日志查詢統計功能；
4.本發明系統應能夠對通過卡口的所有車輛抓拍圖片、集裝箱抓拍圖片、車輛采集信息進行存儲，并能夠根據時間、箱型、放行方式等多種條件對所有集裝箱進行查詢，并打印出需要的查詢統計報表；
對于指定的集裝箱車輛或散貨車輛，系統能夠采集數據后與后臺海關物流監管系統進行信息交互，接收后臺海關系統放行指令，給出該車輛能否放行及原因，并能夠通過顯示屏對車輛進行引導；
系統應能夠對通過卡口的所有集裝箱抓拍圖片、車輛采集信息進行存儲，并能夠根據時間、箱型、放行方式等多種條件對所有集裝箱進行查詢，并打印出需要的查詢統計報表；系統能夠將通過卡口的集裝箱車輛的集裝箱圖片、采集信息、放行信息等分類保存兩年以上，便于事后的核查和瀏覽；
系統環境適應性強、能夠全天候24小時不間斷工作；
5.該系統能夠實現對閘口通道24小時不間斷動態監控；保證各種采集數據的高精確性；系統處理速度快、執行效率高。系統在使用時，如果需要在卡口處實時攔截車輛時，即車輛需要停留在卡口處等待處理結果，則處理每輛車耗時需小于10秒；系統應具有高可靠性及安全性。
[0015]6.本發明車載無線射頻標簽:即電子車牌，用來存儲內部標識ID、車牌號碼、車架牌號、車輛自重等信息；電子車牌系統中采用的射頻標簽內部固化128個字節的存儲空間，可擦寫，具備擴充信息的能力。
[0016]7.本發明無線射頻天線:用來發射無線信號激活電子車牌，同時接收電子車牌反饋的無線射頻信號，并將這些信號傳送給讀寫器；電子車牌系統中采用的天線方向性強，作用距離較遠，排除相鄰車輛通道天線信號的相互干擾。天線對除本身工作軸向正方向以外的其他方向電磁輻射不顯著(甚至達不到手機的電磁輻射強度)，對附近操作人員安全。
[0017]8.本發明的讀寫器:負責驅動天線發射信號或接收天線接收到的信號，分析處理其中包含的電子車牌數據，同時將這些數據傳送到PC中。電子車牌讀寫器作為一個外部設備，使用網絡協議與PC機相連，增加了它的位置靈活性和可靠性。
[0018]【專利附圖】
【附圖說明】:
附圖1是本發明的結構示意圖。
[0019]附圖2是附圖1中前端采集系統的結構示意圖。
[0020]附圖3是貨運車輛入區業務流程圖。
[0021]附圖4是貨運車輛出區業務流程圖。
[0022]【具體實施方式】:
實施例1:
一種基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，其組成包括:前端采集系統1，所述的前端采集系統與智能卡口系統2連接，所述的智能卡口系統分別與WEB客戶端計算機3、海關物流監控平臺4連接。所述的智能卡口系統與工控機連接。
[0023]實施例2:
根據實施例1所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的前端采集系統包括入區通道、出區通道，所述的入區通道、所述的出區通道上分別安裝有集裝箱箱號自動識別系統5、電子車牌自動識別系統6、IC卡自動識別系統7、基于視頻的車輛識別檢測系統8、自動放行控制系統9。
[0024]實施例3:
根據實施例1或2所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的集裝箱箱號自動識別系統包括燈光控制裝置、圖像采集裝置，所述的圖像采集裝置與圖像識別裝置連接，所述的圖像采集裝置為雙碼流攝像機10。
[0025]集裝箱車輛檢測裝置自動識別子系統由圖像拍攝模塊、燈光控制模塊和車輛檢測識別模塊三個主要模塊完成，分別負責集裝箱多側面號碼圖像的拍攝采集、拍攝補光燈燈光控制和集裝箱圖象識別校驗的任務。其中圖像拍攝模塊作為系統中對集裝箱圖像數據的采集源，通過與總控制系統的配合工作，利用時序邏輯完成對集裝箱的前后左右的四個側面的圖像的拍攝，并完成圖像數據的壓縮存儲。燈光控制模塊其主要采用LED燈補光技術，在環境光亮度達不到拍攝要求時采用LED燈進行補光。集裝箱圖像識別模塊即對多幅圖像進行識別，生成正確的集裝箱號碼，為后續的數據比對核查做準備。
[0026]本系統中的照明燈采用系統自動控制的工作方式，系統在外部光線不足時將自動打開電源點亮補光燈為攝像系統補光。
[0027]由于本系統的主控計算機距離各攝像機還是有相當的距離的，為了如實的反映各攝像機在室外條件下的環境光強度，在前端攝像機的位置安裝了數字化照度采集器。該數字采集器通過內部芯片進行模數轉換編碼，通過串行通訊口遠程控制協議完成數據讀取，使該采集器的有效工作半徑達到了 IKm以上。
[0028]系統監測環境光強度，根據光照強度打開和關閉照明燈的同時，攝像機的工作參數也通過遠程的控制協議發生了適當的改變，目的是白天適應日光、夜晚適應燈光的強度，這樣才能采集到理想的圖像。
[0029]實施例4:
根據實施例1或2所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的電子車牌自動識別系統包括電子車牌讀寫器，所述的電子車牌讀寫器與無線射頻天線11連接，所述的無線射頻天線與安裝在運輸車上的電子車牌標簽，通過無線信號連接，所述的電子車牌標簽為車載無線射頻標簽。
[0030]實施例5:
根據實施例1或2所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的雙碼流攝像機通過攝像機中的雙碼流中的視頻流信息，通過圖像中的差分算法以及特征提取算法等提取運動物體的信息，將車輛來到的信息告知所述的雙碼流攝像機和自動放行控制系統，避免原來系統中車輛底盤過高時，減少誤操作和提高系統的可辨識性。
[0031]所述的IC卡自動識別系統包括非接觸式讀寫器12，所述的非接觸式讀寫器與非接觸式IC卡通過無線信號連接。
[0032]實施例6:
根據實施例1或2所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的自動放行控制系統包括車輛檢測子系統、通行信號驅動子系統、電子擋桿驅動子系統；
所述的車輛檢測子系統包括車輛檢測器、地感線圈車輛檢測器；
所述的紅外車輛檢測器包括4對紅外對射探頭13，所述的4對紅外對射探頭分為前后兩組，安裝于車輛通道上方，用于對車輛所載集裝箱位置進行檢測，控制集裝箱箱號自動識別系統攝像機對集裝箱圖像進行抓拍；
所述的地感線圈車輛檢測器2個，分別安裝于車輛通道的前方和后方；
通行信號驅動子系統由LED高亮誘導顯示屏組成，所述的LED高亮誘導顯示屏包括電源模塊、串口控制板、LED控制器、LED面板，所述的串口控制板是由一個串口、flash和ARM控制板組成；
電子擋桿驅動子系統包括輸入輸出板，所述的輸入輸出板與繼電器控制器連接，所述的繼電器控制器與電子擋桿14連接；
所述的電子地磅采重系統包括地磅15。
[0033]紅外車輛檢測器由四對紅外對射探頭組成，分為前后兩組，安裝于車輛通道上方，用于對車輛所載集裝箱位置進行檢測，控制集裝箱箱號自動識別系統攝像機對集裝箱圖像進行抓拍。
[0034]當一輛載有集裝箱的卡車通過通道的龍門時，因為紅外探頭的高度小于集裝箱上沿的最低高度，所以在卡車前行的過程中會發生遮擋和連通的兩種狀態，圖像拍攝就是利用這兩種狀態的變化來判斷觸發快門的時機。
[0035]這樣卡車通過通道后，如果是一個集裝箱可以拍下前后左右共4幅圖像，如果是雙箱可以拍下前箱的前、左、右和后箱的后、左、右各三幅圖像。
[0036]地感線圈車輛檢測器由2個地感線圈車輛檢測器組成，分別安裝于車輛通道的前方和后方。
[0037]前方線圈主要負責對車輛的到來進行檢測，當車輛到達通道口后，地感線圈被觸發，此時電子車牌讀寫器對車輛電子車牌進行讀取。此后車輛繼續向前行駛，當車輛駛離該線圈后，再次觸發地感線圈，地磅進行測重，此時檢測出一個車輛實際重量信息。
[0038]后方線圈主要負責對車輛駛離車道進行檢測，當攔道器欄桿抬起后，車輛向前駛離車道，當車輛駛離線圈后，觸發地感線圈信號，地感線圈控制攔道器自動落下檔桿，同時通行信號燈變紅。
[0039]實施例7:
根據實施例1或2所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，所述的智能卡口系統包括一組數據庫服務器16。
[0040]實施例8
一種基于視覺的海關物流車輛檢測裝置的檢測方法，該方法包括如下步驟:
(O系統開始工作:打開車輛檢測子系統、箱號識別，等待車輛到來；
(2)車輛到達卡口，車輛檢測器檢測到車輛到達，向系統主控發布車輛到達狀態，系統主控根據配置時序信息，決定電子車牌標簽、非接觸式讀寫器開始工作；
(3)箱號識別完成向系統主控發布箱號識別完成狀態，電子車牌完成向系統主控發布電子車牌完成狀態，非接觸式IC卡識別完成后向系統王控發布非接觸式IC卡識別完成狀態，當系統主控接受到箱號識別完成和非接觸式IC卡完成狀態，系統主控根據配置時序信息，決定集裝箱箱號自動識別系統開始工作，電子車牌標簽、IC卡識別模塊停止工作；
(4)所述的雙碼流攝像機通過攝像機中的雙碼流中的視頻流信息，通過圖像中的差分算法以及特征提取算法等提取運動物體的信息，將車輛來到的信息告知所述的雙碼流攝像機和自動放行控制系統；
(5)系統主控通過前端代理向后臺海關物流監控平臺發送采集數據并等待返回；
(6)系統主控接收到放行指令，控制LED高亮誘導顯示屏顯示信息，同時控制電子擋桿抬起;
(7)車輛駛離卡口，車輛檢測器檢測到車輛離開，電子檔桿落下，系統繼續等待下一輛車的到來。
[0041]實施例8
上述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置的檢測方法，電子車牌采集過程:
電子車牌子系統在系統中是一個獨立的線程。每輛集裝箱卡車的前風擋玻璃中上方固定有電子車牌標簽，其中記錄了該車輛的車牌號碼，車輛自重，識別ID。其中識別ID是為了配合“電子車牌卡片管理系統”設計的字段，電子車牌卡片管理系統主要負責電子車牌的登記、發放、審核、注銷、查詢等業務，因與本數據采集系統沒有直接關系，不在此詳述。
[0042]系統啟動后，電子車牌數據采集系統經過必要的初始化操作自行進入待命工作狀態，此狀態下可以隨時接受開始讀取的信號。電子車牌讀取操作遵循以下過程:
當前端總控制子系統發現車輛已進入數據采集中心域(以車輛進入通道地感應線圈為準)的消息后，向電子車牌采集子系統發送開始讀取信號。
[0043]電子車牌采集子系統收到信號后對該消息進行分析，確定使用兩個天線中的一個并完成相應的設置操作。
[0044]電子車牌采集系統通過控制射頻讀寫器，驅動天線發射無線射頻信號。在有效中心域內的電子車牌標簽接收到天線發射的無線信號后將其轉化成微弱電流提供給內部芯片計算使用，并借此能量將電子車牌標簽中存儲的數據發射出去；
天線接收到電子車牌發射的數據信號，將該電信號傳送給射頻讀寫器進行分析。通過讀寫器對電信號的分析解碼，解析出車牌號碼、車輛自重等數據，數據無線通信過程中自帶校驗檢查，一旦發生錯誤，則可判斷未讀到標簽或標簽讀取不正確。一次讀取如果沒有成功則可進行多次循環讀取操作，直到正確讀取標簽數據或本次車牌采集任務超時或者被采集結束信號終止。
[0045]經過射頻讀寫器確認的數據(或者讀取失敗的消息)通過網絡協議被返回給電子車牌采集子系統，并繼續傳送到前端控制系統等待處理。至此一次車牌號碼數據采集完成。
【權利要求】
1.一種基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，其組成包括:前端采集系統，其特征是:所述的前端采集系統與智能卡口系統連接，所述的智能卡口系統分別與WEB客戶端計算機、海關物流監控平臺連接。
2.根據權利要求1所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，其特征是:所述的前端采集系統包括入區通道、出區通道，所述的入區通道、出區通道上分別安裝有集裝箱箱號自動識別系統、電子車牌自動識別系統、IC卡自動識別系統、基于視頻的車輛識別檢測系統、自動放行控制系統。
3.根據權利要求1或2所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，其特征是:通過視頻檢測車輛的到來后，啟動觸發集裝箱箱號自動識別系統包括燈光控制裝置、圖像采集裝置，所述的圖像采集裝置與圖像識別裝置連接，所述的圖像采集裝置為雙碼流攝像機。
4.根據權利要求1或2或3所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，其特征是:所述的電子車牌自動識別系統包括電子車牌讀寫器，所述的電子車牌讀寫器與無線射頻天線連接，所述的無線射頻天線與安裝在運輸車上的電子車牌標簽，通過無線信號連接，所述的電子車牌標簽為車載無線射頻標簽。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，其特征是:所述的雙碼流攝像機通過攝像機中的雙碼流中的視頻流信息，通過圖像中的差分算法以及特征提取算法等提取運動物體的信息，將車輛來到的信息告知所述的雙碼流攝像機和自動放行控制系統，避免原來系統中車輛底盤過高時，減少誤操作和提高系統的可辨識性。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的基于視覺的海關物流車輛檢測裝置，其特征是:所述的自動放行控制系統包括車輛檢測子系統、地感線圈車輛檢測器，通行信號驅動子系統、和電子擋桿驅動子系統； 所述的地感線圈車輛檢測器2個，分別安裝于車輛通道的前方和后方；. 所述的通行信號驅動子系統由LED高亮誘導顯示屏組成，所述的LED高亮誘導顯示屏包括電源模塊、串口控制板、LED控制器、LED面板，所述的串口控制板是由一個串口、flash和ARM控制板組成； 電子擋桿驅動子系統包括輸入輸出板，所述的輸入輸出板與繼電器控制器連接，所述的繼電器控制器與電子擋桿連接。
7.一種基于視覺的海關物流車輛檢測裝置的檢測方法，其特征是:該方法包括如下步驟: (O系統開始工作:打開車輛檢測子系統、箱號識別，等待車輛到來； (2)車輛到達卡口，車輛檢測器檢測到車輛到達，向系統主控發布車輛到達狀態，系統主控根據配置時序信息，決定電子車牌標簽、非接觸式讀寫器開始工作； (3)箱號識別完成向系統主控發布箱號識別完成狀態，電子車牌完成向系統主控發布電子車牌完成狀態，非接觸式IC卡識別完成后向系統王控發布非接觸式IC卡識別完成狀態，當系統主控接受到箱號識別完成和非接觸式IC卡完成狀態，系統主控根據配置時序信息，決定集裝箱箱號自動識別系統開始工作，電子車牌標簽、IC卡識別模塊停止工作； (4)所述的雙碼流攝像機通過攝像機中的雙碼流中的視頻流信息，通過圖像中的差分算法以及特征提取算法等提取運動物體的信息，將車輛來到的信息告知所述的雙碼流攝像機和自動放行控制系統；(5)系統主控通過前端代理向后臺海關物流監控平臺發送采集數據并等待返回； (6)系統主控接收到放行指令，控制LED高亮誘導顯示屏顯示信息，同時控制電子擋桿抬起; (7)車輛駛離 卡口，車輛檢測器檢測到車輛離開，電子檔桿落下，系統繼續等待下一輛車的到來。
【文檔編號】G08G1/017GK103473934SQ201310458440
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月2日 優先權日:2013年10月2日
【發明者】王燕清, 石朝俠, 陳德運, 唐遠新, 孫廣路, 林克正, 李松, 李揚 申請人:哈爾濱理工大學