專利名稱：一種自動停車場欄桿機控制裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及計算機視覺和信息處理裝置，尤其是涉及一種自動停車場欄桿機 控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著汽車在國內(nèi)的日益普及，對停車場的需要越來越大，而目前國內(nèi)的停車場，基 本還處于有人看守的階段，自動化和智能化程度不高，同時效率相對低下。而一些無人值 守的停車場管理系統(tǒng)，也往往應用的是卡片識別技術(shù)，包括司機手持的磁卡、條碼卡、IC卡、 近距離RF射頻識別卡以及遠距離RF射頻識別卡等。這些系統(tǒng)雖然其為無人值守，但在具 體操作過程中，往往需要對利用該停車場的車輛信息進行提前登記統(tǒng)計設定，對在固定某 一期間內(nèi)多次使用該停車場的用戶如月租用戶或在該停車場自有停車位用戶來說，這種一 次發(fā)卡，多次使用技術(shù)同人工操作的系統(tǒng)相比，具有更高的效率，但卡片在多次實用的過程 中，也容易因卡片變形及其它原因而導致其不能正常使用。在大型公共停車場中，由于進入 車輛隨機，使用用戶不定，停車時需使用臨時卡片，但臨時卡片在不同用戶中重復使用時， 容易帶來衛(wèi)生和安全等方面隱患。同時，目前基于射頻卡片技術(shù)構(gòu)建的停車場管理系統(tǒng)，當 電磁環(huán)境復雜時，系統(tǒng)穩(wěn)定性也常常不能得到保證。因此，如何構(gòu)建更加自動化和智能化， 同時更安全環(huán)保的無人停車管理系統(tǒng)和付費系統(tǒng)，是目前國內(nèi)外系統(tǒng)開發(fā)和技術(shù)研究的一 個熱點。在這樣的智能化系統(tǒng)中，對進入停車場車輛的類型進行識別，是其中關鍵和基本的 一項工作。本實用新型正是在這種背景下，基于計算機視覺技術(shù)，開發(fā)一種機動車和非機動 車識別系統(tǒng)及方法，并根據(jù)判斷識別的結(jié)果自動對欄桿機進行控制。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述卡片識別技術(shù)存在的缺陷而提供一種自動 化程度高、識別精度高的自動停車場欄桿機控制裝置。本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種自動停車場欄桿機控制裝置，其特征在于，該裝置包括前端設備、地面設備， 所述的前端設備包括云臺、防護罩、圖像傳感裝置、1394專線、補光燈、穩(wěn)壓電源、電纜線，所 述的圖像傳感裝置架設于云臺上，所述的圖像傳感器位于防護罩的內(nèi)部，所述的地面設備 包括控制計算機、欄桿機、RS232專線，所述的圖像傳感裝置與控制計算機通過1394專線連 接，所述的控制計算機與欄桿機通過RS232專線連接，所述的補光燈與穩(wěn)壓電源通過電纜 線連接。所述的圖像傳感裝置可以為立體攝像機、單目攝像機或靜態(tài)照相機。所述的立體攝像機、單目攝像機或靜態(tài)照相機可在紅外或可見光波長范圍內(nèi)工 作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1)識別判斷精度高，技術(shù)先進。利用計算機視覺技術(shù)對停車場進行改造，構(gòu)建完全自動和智能的停車場管理系統(tǒng)和自動付費系統(tǒng)是未來停車場建設的一個熱點方向。本使用 新型利用基于模式和基于特征相結(jié)合的識別算法，識別判斷準確率高，技術(shù)先進。2)不需要人工干預，自動化智能化程度高。利用計算機視覺技術(shù)，就如在停車場入 口裝入一機器人眼，自動智能對進入停車場的車輛類型進行判斷，全自動決定欄桿機開啟 或關閉狀態(tài)。3)衛(wèi)生，環(huán)保，安全。利用攝像頭智能對車輛信息進行判斷，避免臨時卡片共用時 產(chǎn)生的衛(wèi)生隱患。免去了卡片的應用，也更加環(huán)保。同時智能判斷車輛在停車場入口處所 處的位置，有效避免欄桿機和汽車碰撞發(fā)生損壞事故，更加安全。4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低。利用假設在云臺上的圖像傳感裝置獲取信息，依靠地面 設備控制計算機可完成對信息的分析處理和對欄桿機的狀態(tài)管理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，具有較 低的建設成本。

圖1為本實用新型一種自動停車場欄桿機控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例如圖1所示，一種自動停車場欄桿機控制裝置，主要包括對車輛信息進行檢測的 前端設備和對檢測信息進行處理及對欄桿機進行控制的地面設備。其中，前端設備主要包 括獲取車輛信息的圖像傳感裝置1，防護罩2，連接圖像傳感裝置1和地面設備的1394專線 3，云臺4，穩(wěn)壓電源5，電纜線6，用于在夜晚增加光照度的補光燈7。地面設備主要包括對 圖像傳感裝置獲取信息進行處理和對欄桿機進行控制的控制計算機8，欄桿機10，以及連 接控制計算機和欄桿機的RS232專線9。地面設備還包括云臺鏡頭控制器及調(diào)試實用的網(wǎng) 線等可選。本實用新型基于以上硬件設備的運行流程為1)地面設備中的控制計算機8之后，運行機動車非機動車檢測系統(tǒng)。2)設備中的圖像傳感裝置1獲取停車場入口出的圖像信息，并將圖像信息通過 1394專線3傳輸至控制計算機8?？刂朴嬎銠C8利用嵌入在其中的車輛識別算法對輸入的 圖像信息進行分析，判別是否有車輛或物體進入停車場，并判斷車輛或物體在欄桿機前是 否停止或處于運動狀態(tài)。3)如車輛或物體處于運動狀態(tài)，則保持欄桿機關閉狀態(tài)。如車輛或物體停止，則應 用車輛識別算法判斷車輛或物體為機動車或非機動車，并開始將獲取圖像信息進行保存。4)如上述判斷為非機動車，則保持欄桿機關閉狀態(tài)。5)如上述判斷為機動車，則給出信號欄桿機，打開護欄。6)打開護欄后，檢測車輛是否通過，檢測方法為將當前幀的圖像同背景圖像進行 差分，當差分的結(jié)果最小時，判斷車輛已經(jīng)通過，關閉護欄。7)如檢測車輛沒有通過，則判斷車輛所處的位置，如車輛位置位于未通過護欄位 置，則檢測欄桿機狀態(tài)，如果欄桿機處于打開狀態(tài)，則維持護欄打開狀態(tài)，并給出語音提示
4車輛通過。如欄桿機處于關閉狀態(tài)，則打開欄桿機。如欄桿機處于打開狀態(tài)且車輛位置位 于護欄關閉路徑范圍內(nèi)，則繼續(xù)保持欄桿機打開狀態(tài)，并在一定時間內(nèi)給出語音提示車輛 通過。車輛位置判斷具體方法為在背景圖像無車輛通過時，利用Hough變換，檢測并確定欄 桿機護欄位置。并利用提取的車輛面積特征，長度特征及寬度特征等確定車輛位置，并比較 車輛位置與欄桿機護欄位置，如二者位置有重合，則判斷車輛未通過欄桿機或欄桿機關閉 時會對車輛形成撞擊，此時，繼續(xù)維持欄桿機打開狀態(tài)，直到檢測車輛通過時，關閉欄桿機。上述步驟3)中的控制計算機內(nèi)部的車型識別算法對車輛進行識別的具體步驟如 下(1)控制計算機8接收存貯圖像傳感裝置1獲取的圖像信息。(2)對獲取的圖像信息進行預處理，對圖像傳感裝置的快門和圖像的增益進行自 調(diào)節(jié)。為了提高處理速度，將圖像傳感裝置獲取的多通道圖像首先轉(zhuǎn)化為單通道圖像，并應 用自適應圖像灰度變化算法，進行顏色不變性處理。改善由于光線過暗或光線過亮造成的 圖像質(zhì)量退化現(xiàn)象，同時增強圖像邊緣等細節(jié)信息，以利于后續(xù)的特征提取和處理，提高最 終的識別精度。在夜晚或其它極端天氣情況下，采用補光燈7來增加光照度。(3)當背景發(fā)生變化時，判斷為有物體(非機動車)或車輛進入，同時自動對背景 進行更新。在車型識別系統(tǒng)中，從參考背景圖像和當前幀圖像中分別提取邊緣信息，如果兩 個邊緣信息相差很大，則認為有車輛或物體(非機動車)進入，需要對背景進行更新，同時 提取當前幀中的圖像作為背景圖像。(4)當判斷有車輛或物體(非機動車)進入停車場時，再應用車輛停車檢測模塊判 斷車輛或物體(非機動車)在欄桿機門口是否處于停止狀態(tài)。這里應用幀間差分信息進行 判斷，即在連續(xù)相鄰幀中運動區(qū)域信息差異小于一定閾值時，判斷車輛或物體處于停止狀 態(tài)。(5)如判斷車輛或物體(非機動車)一直處于運動狀態(tài)，則控制欄桿機保持關閉狀 態(tài)。(6)當判斷車輛或物體(非機動車)處于停止時，則判斷進入停車場的車輛或物 體(非機動車)是否為機動車或非機動車。具體過程為在判斷車輛或物體(非機動車)停 止時，記錄并存儲車輛或物體(非機動車)的視頻流信息，并運用結(jié)合基于模式的方法和基 于特征的方法判斷其是否為機動車輛非機動車輛。其中基于模式的方法首先對機動車和非 機動車的圖像PCA降維并進行連線學習，當判斷車輛或物體(非機動車)停止后，對記錄視 頻流的信息再進行PCA降維處理，并同離線訓練學習的樣本信息進行匹配，從而識別其為 機動車或非機動車類型?；谔卣鞯姆椒▽囕v或物體(非機動車)停止后獲取的信息進 行特征提取，這里主要選取面積特征，長度特征和寬度特征，根據(jù)提取特征與經(jīng)驗設定值之 間的關系判定機動車或非機動車的類型。其具體判斷方法為指定非機動車如摩托車，電 動車等經(jīng)驗閾值T1，機動車經(jīng)驗閾值T2.利用背景差分算法將車輛分割出來后，計算分割 后車輛的面積信息，當面積區(qū)域小于閾值T1時，則識別車輛為非機動車輛，當面積區(qū)域大 于經(jīng)驗閾值T2時，則識別為機動車輛，當面積閾值在T1與T2之間時，則定義為模糊區(qū)域。 對定義為模糊區(qū)域的圖像，再應用長度特征和寬度特征進行判別，根據(jù)機動車輛長度特征 和寬度特征大，非機動車輛長度特征和寬度特征小進行判別。其中長度特征具體計算方法 為將分割后的車輛信息進行Hough變換，檢測變換后圖像中的線信息，并對與道路平行的線進行統(tǒng)計，計算所有線信息長度的均值作為該車輛信息的長度特征。寬度特征的計算方 法為將分割出的車輛圖像在垂直方向進行投影，計算每一列投影中有亮度的像素信息，將 所有有亮度信息的列保存在一投影向量中，向量的長度計算為寬度特征。 依據(jù)本系統(tǒng)進行機動車和非機動車識別，從而實現(xiàn)對欄桿機的智能控制。在完成 對機動車非機動車的識別和位置判斷后，根據(jù)識別的結(jié)果和位置判斷的結(jié)果，對欄桿機給 出打開或關閉的信號，從而實現(xiàn)了本實用新型的目的。
權(quán)利要求一種自動停車場欄桿機控制裝置，其特征在于，該裝置包括前端設備、地面設備，所述的前端設備包括云臺、防護罩、圖像傳感裝置、1394專線、補光燈、穩(wěn)壓電源、電纜線，所述的圖像傳感裝置架設于云臺上，所述的圖像傳感裝置位于防護罩的內(nèi)部，所述的地面設備包括控制計算機、欄桿機、RS232專線，所述的圖像傳感裝置與控制計算機通過1394專線連接，所述的控制計算機與欄桿機通過RS232專線連接，所述的補光燈與穩(wěn)壓電源通過電纜線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動停車場欄桿機控制裝置，其特征在于，所述的圖像 傳感裝置可以為立體攝像機、單目攝像機或靜態(tài)照相機。
專利摘要本實用新型涉及一種自動停車場欄桿機控制裝置，該裝置包括前端設備、地面設備，所述的前端設備包括云臺、防護罩、圖像傳感裝置、1394專線、補光燈、穩(wěn)壓電源、電纜線，所述的圖像傳感裝置架設于云臺上，所述的圖像傳感裝置位于防護罩的內(nèi)部，所述的地面設備包括控制計算機、欄桿機、RS232專線，所述的圖像傳感裝置與控制計算機通過1394專線連接，所述的控制計算機與欄桿機通過RS232專線連接，所述的補光燈與穩(wěn)壓電源通過電纜線連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有自動化程度高、安全、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、識別精度高等優(yōu)點。
文檔編號G06K9/00GK201556298SQ20092020988
公開日2010年8月18日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者劉家昕 申請人:上海匯像信息技術(shù)有限公司