一種基于圖像識別技術的路邊停車管理方法及其系統與流程

本發明涉及路邊停車管理技術領域，具體基于圖像識別技術的路邊停車管理方法及系統。

背景技術：

隨著當前經濟的快速發展，汽車數量每年呈幾何級數增長，交通擁擠日益嚴重，路邊停車管理無序、占道停車嚴重。而路邊停車不具備閘道收費的封閉環境條件，傳統的停車場管理無法適用路邊停車，需要通過建設一個與路邊停車管理與服務相關的管理方法及系統，通過技術手段把停車位和車輛融合在一起。

中國專利201610172781.1公開了一種停車管理方法及裝置、系統，包括獲取監控攝像頭發送的監控區域的第一圖像，根據第一圖像，確定停車區域是否有車輛停泊，若停車區域有車輛停泊，則獲取通過第二圖像識別出的停泊車輛的車牌信息，將停泊車輛的車牌信息和停泊時間發送至停車服務器，以使停車服務器為停泊車輛計費。但是該方法及系統存在的問題為只能對已有的停車位進行監控。

中國專利201410728397.6公開了一種基于云技術平臺的智慧路邊停車管理系統，采用云平臺服務器進行處理，存儲用戶的停車數據信息以及停車請求數據信息和停車交易記錄信息；停車采集單元，設置于道路的各個停車位，用于實時采集路邊停車位的停車狀態數據，并進行信息數據上傳；停車申請服務單元，用于查詢路邊停車相關的信息以及對停車位進行停車申請，用戶通過app、電話或網站對停車服務進行申請與查詢；停車交易處理單元，用于對停車申請與停車狀態進行處理，并生成停車訂單，對停車訂單進行繳費結算，同時對停車服務進行判定及停車訂單進行糾錯處理，并生成停車訂單，對停車訂單進行繳費結算，同時對停車服務進行判定及對停車訂單進行糾錯處理；運營管理單元包括運營維護子系統，用于對路邊停車的情況及停車設備進行實時監控，發送該操作指令對停車設備的各項參數進行設置；巡檢pda子系統，用于處理巡管pda客戶端上傳的信息，巡管pda客戶端對車位的違章信息進行錄入，一邊進行處罰。但是，該系統存在的問題為需要在每個停車位上設置一個停車采集單元，成本較高。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種基于圖像識別技術的路邊停車管理方法及系統，通過圖像識別技術可自行標定車位，并進行車位管理，大幅降低實施成本，便于應用推廣。

本發明提供的一種基于圖像識別技術的路邊停車管理方法，包括以下步驟：

s1、停車采集單元拍攝圖像畫面，并進行停車位標定，然后通過網絡傳輸裝置將車位gps信息、車位標定信息和車位初始信息發送至大數據單元；

s2、圖像處理裝置采集的車位圖像進行車位狀態更新，并將檢測結果通過網絡傳輸裝置發送至大數據單元；

s3、大數據單元接收并存儲網絡傳輸裝置發送的車位信息，車位車主自行登記；

s4、若車位車主未進行登記，信息處理單元觸發推送提醒數據至巡視單元到車位現場完成拍攝取證和車牌錄入，通過移動通訊端傳輸至數據中心單元，完成車輛登記；

s5、信息處理單元計算停車時長，并生成停車賬單推送至車主單元。

進一步的，s1中車位標定的方法為：

s11、在獲取的視頻圖像中，用劃線工具標記車位的四個頂角，形成一個自封閉的圖像區間，每個自封閉的區間為一個車位；

s12、標記完成所有車位區間后，保存車位輪廓作為圖像檢測范圍；

s13、根據車位輪廓圖生成車位，系統自動為生成的每個車位編號；

s14、對生成的車位進行初始化操作，判斷當前車位的停車狀態。

進一步的，s2中車位狀態更新的方法為：

s21、參照幀獲取：攝像頭以設置頻率采集車位圖像，作為參照幀；

s22、背景圖獲取：當車位狀態為空閑，將采集的參照幀與已有的背景圖進行逐一對比，如果特征值相似度小于閥值，則將該參照幀保存為車位背景圖，如果當前還沒有可做比對的背景圖，則直接保存為背景圖；

s23、車輛進出識別：監測車位區域的幀差，幀差信息量超過閾值，啟動運動檢測單元進行運動目標跟蹤，并更新車位狀態。

進一步的，s23中運動目標跟蹤的方法為：根據目標的剛體面積與車位面積的比例，確定目標為車輛，并判定車輛停放是否異常。

進一步的，s23中運動目標跟蹤還包括多目標跟蹤。

進一步的，一種基于圖像識別技術的路邊停車管理系統，包括停車采集單元、大數據單元、信息處理單元、巡視單元和車主單元，停車采集單元用于實時采集拍攝圖像畫面，并進行停車位標定，將信息數據上傳至大數據單元；大數據單元用于數據存儲、處理停車數據及收費數據；信息處理單元用于對路邊所有停車位的停車情況進行分析處理；巡視單元用于監視停車位使用情況及異常車位的車輛信息；車主單元用于車主登記信息并繳納停車費。

進一步的，停車采集單元包括攝像裝置、圖像處理裝置和網絡傳輸裝置，所述攝像裝置按設定的頻率采集車位圖像作為參照幀，所述圖像處理裝置根據拍攝的圖像進行車位標定和目標跟蹤，并通過網絡傳輸裝置將處理后的數據傳輸至大數據單元；所述攝像裝置包括用于拍攝畫面的攝像頭和用于定位的gps模塊。

進一步的，圖像處理裝置包括：車位標定模塊，所述車位標定模塊根據拍攝的圖像生成車位，并對生成的車位進行編號；存儲模塊，所述存儲模塊用于存儲背景圖片；對比模塊，所述對比模塊用于將采集的參照幀與已有的背景圖進行逐一比對；運動檢測模塊，所述運動檢測模塊用于進行目標跟蹤，并判斷車輛停放是否異常；夜間識別模塊，所述夜間識別模塊用于根據車燈特征判斷車輛出入；異常處理模塊，所述異常處理模塊用于發生車位異常狀態時，通知巡視單元進行人工核實。

進一步的，大數據單元包括：車主數據模塊，所述車主數據模塊用于記錄車主單元登記的信息；車位數據模塊，所述車位數據模塊用于記錄車位gps信息、車位標定信息、車位初始信息和更新的車位狀態信息；車輛數據模塊，所述車輛數據模塊用于記錄車輛信息；信息補充模塊，所述信息補充單元根據攝像裝置獲取的不同類型車輛的輪廓圖片進行信息補充；收費數據模塊，所述收費數據模塊用于記錄收費信息。

進一步的，信息處理單元包括：車位管理模塊，所述車位管理模塊用于根據監測車位狀態信息，并將給車主分配車位；車主管理模塊，所述車主管理模塊用于處理車主登記信息；巡視管理模塊，所述巡視管理模塊用于按攝像裝置分配巡視單元，并推送異常信息至對應的巡視單元；計費管理模塊，所述計費管理模塊用于計算停車時長，并生成停車賬單推送至車主單元；停車記錄統計分析模塊，所述停車記錄統計分析模塊用于統計分析所有的停車數據。

由上述技術方案可知，本發明的有益效果：

本發明提供一種基于圖像識別技術的路邊停車管理方法及系統，停車采集單元拍攝圖像畫面，并進行停車位標定，然后通過網絡傳輸裝置將車位gps信息、車位標定信息和車位初始信息發送至大數據單元；圖像處理裝置采集的車位圖像進行車位狀態更新，并將檢測結果通過網絡傳輸裝置發送至大數據單元；大數據單元接收并存儲網絡傳輸裝置發送的車位信息，車位車主自行登記；若車位車主未進行登記，信息處理單元觸發推送提醒數據至巡視單元到車位現場完成拍攝取證和車牌錄入，通過移動通訊端傳輸至數據中心單元，完成車輛登記；信息處理單元計算停車時長，并生成停車賬單推送至車主單元。通過圖像識別技術可自行標定車位，并進行車位管理，大幅降低實施成本，便于應用推廣。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為本發明一種基于圖像識別技術的路邊停車管理方法的流程示意圖。

圖2為本發明一種基于圖像識別技術的路邊停車管理方法的車位標定圖。

圖3為本發明一種基于圖像識別技術的路邊停車管理系統的結構框圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域技術人員所理解的通常意義。

請參閱圖1至圖3，本實施例提供的一種基于圖像識別技術的路邊停車管理方法，包括以下步驟：

s1、停車采集單元拍攝圖像畫面，并進行停車位標定，然后通過網絡傳輸裝置將車位gps信息、車位標定信息和車位初始信息發送至大數據單元；

車位標定方法為：

第一步、在通過攝像裝置獲取的視頻圖像中，用劃線工具標記車位的四個頂角，形成一個自封閉的圖像區間，每個自封閉的區間為一個車位；

第二步、標記完成所有車位區間后，保存車位輪廓作為圖像檢測范圍；

第三步、根據車位輪廓圖生成車位，系統自動為生成的每個車位編號；

第四步、對生成的車位進行初始化操作，判斷當前車位的停車狀態。

s2、圖像處理裝置采集的車位圖像進行車位狀態更新，并將檢測結果通過網絡傳輸裝置發送至大數據單元，發送的檢測結果包括變動車位、變動時間、變動狀態、車輛類型、車輛顏色和變動車位標記截圖。

車位狀態更新的具體方法為：

第一步、攝像頭以設置的頻率每隔5分鐘采集車位圖像，作為參照幀；

第二步、當車位狀態為空閑，將采集的參照幀與已有的背景圖進行逐一對比，如果特征值相似度小于閥值，則將該參照幀保存為車位背景圖，如果當前還沒有可做比對的背景圖，則直接保存為背景圖，便于圖像處理裝置自動學習雨天、陰天、晴天及夜間的車位背景圖；

第三步、監測車位區域n幀與n-12幀的差值，一旦發現有幀差信息量超過閾值，啟動運動檢測單元進行運動目標跟蹤，隨后各幀與其相減，若幀差越來越大，則有車輛進入或退出。當10秒內幀差無變化，則參照幀比對，如果對比參照幀無變化，無需處理；如果對比后與參照幀相似度小于閾值，則更新車位狀態。更新車位狀態需與車位背景圖進行比對，如果與背景圖相似度小于閥值，則狀態為停車。如果與背景圖相似度大于閥值，則狀態為空閑。

運動目標跟蹤的方法為，當幀差識別超過閾值，啟動運動檢測模塊進行運動目標跟蹤。當幀差在10秒內無變化，則丟棄目標跟蹤。跟蹤的目標為剛體，根據目標的剛體面積與車位面積的比例，確定目標為車輛。然后用模式識別模塊進行相似度對比，模式識別模塊用到機器學習算法，對不同類型車輛在不同拍攝角度的輪廓進行學習。進一步確認車輛類型：大客車、小客車、四輪卡車、六輪卡車、三輪車、摩托車、人等。運動檢測模塊還用于檢測車輛是否停車合規，如果剛體投影面積未完全融入車位區域，則判斷壓線停車異常。如果剛體投影面積占了兩個車位區域，則判斷霸位停車異常。當目標跟蹤結果為停車異常或無法識別出車輛類型，則將異常監測結果通過網絡傳輸裝置發送到數據中心單元，協調巡視員進行人工核實處理。

運動目標跟蹤還可以為多目標跟蹤，用于應對一個圖像處理裝置應對多個車位同時停出的監測，特別是同一個車位面對兩輛快速一進一出搶車位的情況。由于車輛進出間隔可能小于車輛進出識別時間。即前車駛離車位，系統尚未完成車位空閑狀態確認，后車已駛入車位的情況。當兩個目標同時進出車位時，系統進行記錄，以確保當10秒內幀差無變化，進行參照幀對比時，不會誤認為前車尚未駛離。

機器學習算法自動對車位采用反饋型學習模型，作為已有背景的補充，提升識別性能。首先對不同時段環境下采集的車位背景圖進行學習；然后利用決策反饋模塊，不斷訓練模式識別能力，對車輛類型進行準確識別：攝像單元獲取不同類型車輛剛體在不同拍攝角度的輪廓圖片，通過網絡傳輸裝置存儲到大數據單元，由信息補充模塊進行數據補充。若遇到無法識別的目標類型，則提交異常至巡視單元，由巡視單元通知巡視員進行人工識別反饋，反饋后將認知一個新模型，信息補充模塊進行數據補充。

s3、大數據單元接收并存儲網絡傳輸裝置發送的車位信息，車位車主自行登記；

s4、如果車位所停車輛在5分鐘內沒有登記，則通過信息處理單元，觸發推送提醒數據至對應區域的巡視單元，巡視單元通知巡視員到車位現場完成巡檢登記。巡檢方式為在app上點選車位，打開攝像頭進行車牌識別，識別成功，自動拍照上傳，完成車輛登記。

s5、信息處理單元計算停車時長，并生成停車賬單推送至車主單元。

一種基于圖像識別技術的路邊停車管理系統，包括停車采集單元、大數據單元、信息處理單元、巡視單元和車主單元，停車采集單元用于實時采集拍攝圖像畫面，并進行停車位標定，將信息數據上傳至大數據單元；大數據單元用于數據存儲、處理停車數據及收費數據；信息處理單元用于對路邊所有停車位的停車情況進行分析處理；巡視單元用于監視停車位使用情況及異常車位的車輛信息；車主單元用于車主登記信息并繳納停車費。

停車采集單元包括攝像裝置、圖像處理裝置和網絡傳輸裝置，攝像裝置按設定的頻率采集車位圖像作為參照幀，圖像處理裝置根據拍攝的圖像進行車位標定和目標跟蹤，并通過網絡傳輸裝置將處理后的數據傳輸至大數據單元；攝像裝置包括用于拍攝畫面的攝像頭和用于定位的gps模塊。

圖像處理裝置包括：車位標定模塊，車位標定模塊根據拍攝的圖像生成車位，并對生成的車位進行編號；存儲模塊，存儲單元用于存儲背景圖片；對比模塊，對比單元用于將采集的參照幀與已有的背景圖進行逐一比對；運動檢測模塊，所述運動檢測模塊用于進行目標跟蹤，并判斷車輛停放是否異常；夜間識別模塊，夜間識別模塊用于根據車燈特征判斷車輛出入；異常處理模塊，異常處理模塊用于發生車位異常狀態時，通知巡視單元進行人工核實。

夜間識別無法模塊根據車燈燈光特征判斷車輛出入，夜間識別模塊無法有效過濾反光，炫光等對圖像質量的影響，識別的失誤率較高，需要異常自檢模塊進行自檢處理。異常自檢處理以5分鐘/次的頻率采集車位圖像，作為參考幀。比對參照幀和背景圖，如果相似度小于閾值，則狀態為停車；如果與背景圖相似度大于閾值，則狀體為空閑。若當前停車狀態與其自檢狀態不符，則為車位異常狀態，需將異常監測結果通過網絡傳輸裝置發送到大數據單元，并由巡視單元通知巡視員進行人工核實處理。

大數據單元包括：車主數據模塊，車主數據模塊用于記錄車主單元登記的信息；車位數據模塊，所述車位數據模塊用于記錄車位gps信息、車位標定信息、車位初始信息和更新的車位狀態信息；車輛數據模塊，車輛數據模塊用于記錄車輛信息；信息補充模塊，信息補充單元根據攝像裝置獲取的不同類型車輛的輪廓圖片進行信息補充；收費數據模塊，收費數據模塊用于記錄收費信息。

信息處理單元包括：車位管理模塊，車位管理模塊用于根據監測車位狀態信息，并將給車主分配車位；車主管理模塊，車主管理模塊用于處理車主登記信息；巡視管理模塊，巡視管理模塊用于按攝像裝置分配巡視單元，并推送異常信息至對應的巡視單元；計費管理模塊，計費管理模塊用于計算停車時長，并生成停車賬單推送至車主單元；停車記錄統計分析模塊，停車記錄統計分析模塊用于統計分析所有的停車數據。

車主單元打開app，選擇目標區域的空閑車位，導航前往。停車后，從大數據單元獲取當前位置尚未登記的車位信息，并進行確認登記。當車輛離開，信息處理單元計算停車時長生成計費賬單，推送到車主單元，車主自主繳費或者綁定支付賬號自動扣費。

其具體操作為：

1、尋路面停車環境的核實位置架設攝像裝置，并對視頻畫面中的停車位置進行車位標定；

2、攝像裝置實時監測車位有無車輛停靠，當監測到有車輛停放或開走，通過網絡傳輸裝置上報車位信息至大數據單元，上報的車位信息包括停車位、停車時間、車輛類型、顏色、停放是否違規。

3、車主停車后，通過app自動定位當前位置，獲得大數據單元推動的當前位置未登記的停車圖片及已停時長。車主選擇自己的車輛圖片完成車位登記操作。當車開走后，信息處理單元自動計算停車時長、費用，并推送至車主單元，車主單元進行付費。

作為上述方案的補充方案，在同一場景下布設兩個以上的攝像裝置，對不同裝置中重復標定的車位進行聯動識別，相互驗證，增加識別的準確度。如大樹遮擋的街道，采用左右分別部署攝像裝置才能將路段上的車位監視完全，對于兩個攝像裝置共同監測的車位，則需要標記為聯動。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求和說明書的范圍當中。