CN106780850A - 一种摄像头智能识别车辆管理门禁系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种摄像头智能识别车辆管理门禁系统，包括中央处理控制系统、闸机机构、摄像头模块，所述中央处理控制系统通过无线或有线连接闸机机构，所述中央处理控制系统与所述摄像头模块信号连接，所述摄像头模块采用两个可调焦多点对焦摄像镜头，本发明的有益效果在于：两摄像头均使用红外辅助光源，照明稳定、光色单一、杂波小，不但解决了夜间识别问题，且能够提高识别质量和速度；识别效率较高，在字符有适度污损时抗干扰能力好，实现较为简便；智能管理，无人值守，节约人力资源；全自动化工作模式大幅提高工作效率；采用生物识别技术(人脸识别)，安全性能大幅提升；享受便利、快速、安全的通行待遇；自动计费，使用方便，成本低。

Description

一种摄像头智能识别车辆管理门禁系统
【技术领域】
本发明涉及一种车辆管理门禁系统，尤其涉及一种摄像头智能识别车辆管理门禁系统。
【背景技术】
当前，机动车交通已发展到了一个新的阶段，停车问题成为人们关注的焦点，如今，几乎所有大型建筑物都具有配套停车场，在一些地广人稀的发达国家，没有车几乎寸步难行，而公共场合的停车场也需要有效的管理，对智能的门禁系统的需求应运而生；传统的人工停车场管理模式逐渐开始结合现代电子技术，使用以IC卡为信息凭证的自动管理系统，但是，这种系统需要每个车主出示IC卡才能出入场，在一些交通情况比较复杂的情况容易造成拥堵，耽误车主、业主的时间，而为应对此问题而设置的执勤调度人员也形成的人力资源的浪费；而针对摄像头识别管理，目前国内外也有许多尝试，但主要集中在车牌识别方面，不能获取驾驶员身份，在无人值守情况下存在安全隐患，故不能实现实用无人化管理。
【发明内容】
本发明的目的在于就解决传统的人工停车场管理模式逐渐开始结合现代电子技术，使用以IC卡为信息凭证的自动管理系统，但是，这种系统需要每个车主出示IC卡才能出入场，在一些交通情况比较复杂的情况容易造成拥堵，耽误车主、业主的时间，而为应对此问题而设置的执勤调度人员也形成的人力资源的浪费；而针对摄像头识别管理，目前国内外也有许多尝试，但主要集中在车牌识别方面，不能获取驾驶员身份，在无人值守情况下存在安全隐患，故不能实现实用无人化管理的不足而提供的一种摄像头智能识别车辆管理门禁系统。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种摄像头智能识别车辆管理门禁系统，包括中央处理控制系统、闸机机构、摄像头模块，所述中央处理控制系统通过无线或有线连接闸机机构，所述中央处理控制系统与所述摄像头模块信号连接，所述摄像头模块采用两个可调焦多点对焦摄像镜头。
进一步地，所述闸机机构包括闸机箱、拦车杠，所述闸机箱上设有拦车杠，所述闸机箱上还设有扬声器，所述扬声器与所述中央处理控制系统信号连接。
进一步地，所述摄像头模块包括主摄像头模块、辅助摄像头模块，所述主摄像头模块、辅助摄像头模块均设有红外夜间光源，所述主摄像头模块安装在拦车杠前上方，所述辅助摄像头模块安装在闸机箱上。
进一步地，所述中央处理控制系统由工控微型计算机、STM32单片机组成。
进一步地，所述中央处理控制系统上安装有摄像头智能识别车辆管理门禁软件，所述摄像头智能识别车辆管理门禁软件包括车主信息录入模块、车辆信息及脸部信息识别模块、车主信息数据库模块、计费模块、防盗模块；所述车主信息录入模块在业主办理停车场登记卡时，使用中央处理控制系统上的摄像头对车主或其授权的驾驶员进行面部拍照，并记录其车辆的车牌号码，以建立车主个人与其车辆财产的关联数据库；并将信息导入到车主信息数据库模块，摄像头智能识别车辆管理门禁系统的程序可以在车辆进出车库的识别过程中检索出过闸车辆的信息，并判断是否是车主本人或其授权驾驶员驾驶车辆，从而达到智能管理车库的目的；车辆准备通过闸机时，摄像头智能识别车辆管理门禁软件通过主摄像头模块扫描车牌信息，扫描完车牌信息后再扫描车辆驾驶员及副驾驶脸部特征，与车主信息数据库模块中的信息进行匹配，在匹配成功的情况下将直接放行；当匹配出现问题时或当主摄像头模块不能发现经过登记的驾驶员的情况下，摄像头智能识别车辆管理门禁软件将启动位于闸机箱上的辅助摄像头识别，并通过闸机箱上的扬声器语音提示驾驶员摇下车窗，将脸部面向闸机进行较近距离匹配；当还不能匹配时，达到一定时间仍未通过，防盗模块通知管理员前来处理，或致电车主进行驾驶员身份确认，以核实车辆是否被盗。
所述计费模块通过摄像头智能识别车辆管理门禁系统以无人智能方式工作，在车辆通过闸机时将对其进行记录，以核算其停车费用，在车主结清上一结算周期中的停车费用前，摄像头智能识别车辆管理门禁软件将以只读方式保留该车通过闸机时的图像，以备查验。
进一步地，所述车主信息录入模块包括车牌数据录入模块、车主及授权驾驶员脸部信息录入模块。
进一步地，车辆准备通过闸机时，摄像头智能识别车辆管理门禁软件通过主摄像头模块扫描车牌信息，扫描完车牌信息后再扫描车辆驾驶员及副驾驶脸部特征，在识别开始前，主摄像头模块会将焦点调至车牌的大致位置，传回图像，待进行车牌定位后对车牌进行对焦，以准确读取车牌数据，车牌识别完成后，主摄像头模块将焦点调至画面中心，传回图像，待人脸定位后将焦点调至人脸，以准确读取人脸数据。
进一步地，所述车辆信息及脸部信息识别模块基于OpenCV视觉库实现驾驶员面部特征及车牌内容的识别，(Open Source Computer Vision Library，一个开源的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows和Mac OS操作系统上，它轻量级而且高效——由一系列C函数和少量C++类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法)；摄像头智能识别车辆管理门禁系统程序通过车牌蓝色底色的灰度值特征对车牌进行定位，将车牌图像二值化后提取出字符轮廓，并根据车牌字符标准宽度按比例分割出单个字符，随后，程序使用模板匹配法，将每个字符图像缩放至字符模板大小，再将各个字符模板与之逐一匹配，每个字符图像的字符值均取匹配率最高的模板所对应的字符值；获取车辆车牌信息后，摄像头智能识别车辆管理门禁系统采用AdaBoost算法通过事先训练好的级联分类器中的Haar特征从环境中分辨人脸，再采用SURF/SIFT特征点精确搜索匹配算法将识别得到的人脸区域图像与数据库中该车辆对应的驾驶员面部信息进行对比，从而获得匹配特征点的数目，在达到阀值的情形下将视为正常，予以放行；摄像头智能识别车辆管理门禁系统运行时，由摄像头将图像传至计算机，运行于计算机上的识别程序经过处理后，向单片机输出指令信号，由单片机控制闸机实现电动机驱动拦车杠的起落、闸机箱上的LED欢迎屏幕信息的显示以及扬声器语音提示功能。
进一步地，所述闸机箱采用STM32单片机作为闸机端控制器，控制闸机及欢迎屏幕；单片机与主控机之间的通信主要采用串口的方式来实现；在单片机端将使用中断的方式进行数据接收，在单片机完成收放拦车杠、显示字幕等动作后将向主控机返回动作代号数值，以供主控机确认动作完成；单片机向屏幕发送指令的方式为并行通信，向拦车杠伺服电机发送指令的方式为PWM脉冲信号。
本发明的有益效果在于：
(1)两摄像头均使用红外辅助光源，照明稳定、光色单一、杂波小，不但解决了夜间识别问题，且能够提高识别质量和速度；
(2)识别效率较高，在字符有适度污损时抗干扰能力好，实现较为简便；
(3)智能管理，无人值守，节约人力资源；全自动化工作模式大幅提高工作效率；
(4)采用生物识别技术(人脸识别)，安全性能大幅提升；
(5)享受便利、快速、安全的通行待遇；
(6)自动计费，使用方便，成本低。
【附图说明】
图1为本发明摄像头智能识别车辆管理门禁系统示意图；
图2为本发明摄像头智能识别车辆管理门禁系统软件示意图；
图3为本发明摄像头模块示意图；
图4为本发明车主信息录入模块示意图；
附图标记：1、中央处理控制系统；11、摄像头智能识别车辆管理门禁软件；110、车主信息录入模块；1101、车牌数据录入模块；1102、车主及授权驾驶员脸部信息录入模块；111、车辆信息及脸部信息识别模块；112、车主信息数据库模块；113、计费模块；114、防盗模块；2、闸机机构；3、摄像头模块；31、主摄像头模块；32、辅助摄像头模块。
【具体实施方式】
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种摄像头智能识别车辆管理门禁系统，包括中央处理控制系统1、闸机机构2、摄像头模块3，所述中央处理控制系统1通过无线或有线连接闸机机构2，所述中央处理控制系统1与所述摄像头模块3信号连接，所述摄像头模块3采用两个可调焦多点对焦摄像镜头。
优选地，所述闸机机构2包括闸机箱、拦车杠，所述闸机箱上设有拦车杠，所述闸机箱上还设有扬声器，所述扬声器与所述中央处理控制系统信号连接。
如图3所示，所述摄像头模块3包括主摄像头模块、辅助摄像头模块，所述主摄像头模块、辅助摄像头模块均设有红外夜间光源，所述主摄像头模块安装在拦车杠前上方，所述辅助摄像头模块安装在闸机箱上。
优选地，所述中央处理控制系统1由工控微型计算机、STM32单片机组成。
如图2所示，所述中央处理控制系统1上安装有摄像头智能识别车辆管理门禁软件11，所述摄像头智能识别车辆管理门禁软件11包括车主信息录入模块110、车辆信息及脸部信息识别模块111、车主信息数据库模块112、计费模块113、防盗模块114；所述车主信息录入模块110在业主办理停车场登记卡时，使用中央处理控制系统1上的摄像头对车主或其授权的驾驶员进行面部拍照，并记录其车辆的车牌号码，以建立车主个人与其车辆财产的关联数据库；并将信息导入到车主信息数据库模块112，摄像头智能识别车辆管理门禁系统的程序可以在车辆进出车库的识别过程中检索出过闸车辆的信息，并判断是否是车主本人或其授权驾驶员驾驶车辆，从而达到智能管理车库的目的；车辆准备通过闸机时，摄像头智能识别车辆管理门禁软件通过主摄像头模块31扫描车牌信息，扫描完车牌信息后再扫描车辆驾驶员及副驾驶脸部特征，与车主信息数据库模块112中的信息进行匹配，在匹配成功的情况下将直接放行；当匹配出现问题时或当主摄像头模块31不能发现经过登记的驾驶员的情况下，摄像头智能识别车辆管理门禁软件将启动位于闸机箱上的辅助摄像头32识别，并通过闸机箱上的扬声器语音提示驾驶员摇下车窗，将脸部面向闸机进行较近距离匹配；当还不能匹配时，达到一定时间仍未通过，防盗模块114通知管理员前来处理，或致电车主进行驾驶员身份确认，以核实车辆是否被盗。
所述计费模块113通过摄像头智能识别车辆管理门禁系统以无人智能方式工作，在车辆通过闸机时将对其进行记录，以核算其停车费用，在车主结清上一结算周期中的停车费用前，摄像头智能识别车辆管理门禁软件将以只读方式保留该车通过闸机时的图像，以备查验。
如图4所示，所述车主信息录入模块110包括车牌数据录入模块1101、车主及授权驾驶员脸部信息录入模块1102。
优选地，车辆准备通过闸机时，摄像头智能识别车辆管理门禁软件通过主摄像头模块31扫描车牌信息，扫描完车牌信息后再扫描车辆驾驶员及副驾驶脸部特征，在识别开始前，主摄像头模块31会将焦点调至车牌的大致位置，传回图像，待进行车牌定位后对车牌进行对焦，以准确读取车牌数据，车牌识别完成后，主摄像头模块31将焦点调至画面中心，传回图像，待人脸定位后将焦点调至人脸，以准确读取人脸数据。
优选地，所述车辆信息及脸部信息识别模块111基于OpenCV视觉库实现驾驶员面部特征及车牌内容的识别，(Open Source Computer Vision Library，一个开源的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows和Mac OS操作系统上，它轻量级而且高效——由一系列C函数和少量C++类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法)；摄像头智能识别车辆管理门禁系统程序通过车牌蓝色底色的灰度值特征对车牌进行定位，将车牌图像二值化后提取出字符轮廓，并根据车牌字符标准宽度按比例分割出单个字符，随后，程序使用模板匹配法，将每个字符图像缩放至字符模板大小，再将各个字符模板与之逐一匹配，每个字符图像的字符值均取匹配率最高的模板所对应的字符值；获取车辆车牌信息后，摄像头智能识别车辆管理门禁系统采用AdaBoost算法通过事先训练好的级联分类器中的Haar特征从环境中分辨人脸，再采用SURF/SIFT特征点精确搜索匹配算法将识别得到的人脸区域图像与数据库中该车辆对应的驾驶员面部信息进行对比，从而获得匹配特征点的数目，在达到阀值的情形下将视为正常，予以放行；摄像头智能识别车辆管理门禁系统运行时，由摄像头将图像传至计算机，运行于计算机上的识别程序经过处理后，向单片机输出指令信号，由单片机控制闸机实现电动机驱动拦车杠的起落、闸机箱上的LED欢迎屏幕信息的显示以及扬声器语音提示功能。
优选地，所述闸机箱采用STM32单片机作为闸机端控制器，控制闸机及欢迎屏幕；单片机与主控机之间的通信主要采用串口的方式来实现；在单片机端将使用中断的方式进行数据接收，在单片机完成收放拦车杠、显示字幕等动作后将向主控机返回动作代号数值，以供主控机确认动作完成；单片机向屏幕发送指令的方式为并行通信，向拦车杠伺服电机发送指令的方式为PWM脉冲信号。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种摄像头智能识别车辆管理门禁系统，其特征在于：包括中央处理控制系统、闸机机构、摄像头模块，所述中央处理控制系统通过无线或有线连接闸机机构，所述中央处理控制系统与所述摄像头模块信号连接，所述摄像头模块采用两个可调焦多点对焦摄像镜头。
2.根据权利要求1所述的摄像头智能识别车辆管理门禁系统，其特征在于：所述闸机机构包括闸机箱、拦车杠，所述闸机箱上设有拦车杠，所述闸机箱上还设有扬声器，所述扬声器与所述中央处理控制系统信号连接。
3.根据权利要求1所述的摄像头智能识别车辆管理门禁系统，其特征在于：所述摄像头模块包括主摄像头模块、辅助摄像头模块，所述主摄像头模块、辅助摄像头模块均设有红外夜间光源，所述主摄像头模块安装在拦车杠前上方，所述辅助摄像头模块安装在闸机箱上。
4.根据权利要求1所述的摄像头智能识别车辆管理门禁系统，其特征在于：所述中央处理控制系统由工控微型计算机、STM32单片机组成。
5.根据权利要求1所述的摄像头智能识别车辆管理门禁系统，其特征在于：所述中央处理控制系统上安装有摄像头智能识别车辆管理门禁软件，所述摄像头智能识别车辆管理门禁软件包括车主信息录入模块、车辆信息及脸部信息识别模块、车主信息数据库模块、计费模块、防盗模块；所述车主信息录入模块在业主办理停车场登记卡时，使用中央处理控制系统上的摄像头对车主或其授权的驾驶员进行面部拍照，并记录其车辆的车牌号码，以建立车主个人与其车辆财产的关联数据库；并将信息导入到车主信息数据库模块，摄像头智能识别车辆管理门禁系统的程序可以在车辆进出车库的识别过程中检索出过闸车辆的信息，并判断是否是车主本人或其授权驾驶员驾驶车辆，从而达到智能管理车库的目的；车辆准备通过闸机时，摄像头智能识别车辆管理门禁软件通过主摄像头模块扫描车牌信息，扫描完车牌信息后再扫描车辆驾驶员及副驾驶脸部特征，与车主信息数据库模块中的信息进行匹配，在匹配成功的情况下将直接放行；当匹配出现问题时或当主摄像头模块不能发现经过登记的驾驶员的情况下，摄像头智能识别车辆管理门禁软件将启动位于闸机箱上的辅助摄像头识别，并通过闸机箱上的扬声器语音提示驾驶员摇下车窗，将脸部面向闸机进行较近距离匹配；当还不能匹配时，达到一定时间仍未通过，防盗模块通知管理员前来处理，或致电车主进行驾驶员身份确认，以核实车辆是否被盗。所述计费模块通过摄像头智能识别车辆管理门禁系统以无人智能方式工作，在车辆通过闸机时将对其进行记录，以核算其停车费用，在车主结清上一结算周期中的停车费用前，摄像头智能识别车辆管理门禁软件将以只读方式保留该车通过闸机时的图像，以备查验。
6.根据权利要求5所述的摄像头智能识别车辆管理门禁系统，其特征在于：所述车主信息录入模块包括车牌数据录入模块、车主及授权驾驶员脸部信息录入模块。
7.根据权利要求5所述的摄像头智能识别车辆管理门禁系统，其特征在于：车辆准备通过闸机时，摄像头智能识别车辆管理门禁软件通过主摄像头模块扫描车牌信息，扫描完车牌信息后再扫描车辆驾驶员及副驾驶脸部特征，在识别开始前，主摄像头模块会将焦点调至车牌的大致位置，传回图像，待进行车牌定位后对车牌进行对焦，以准确读取车牌数据，车牌识别完成后，主摄像头模块将焦点调至画面中心，传回图像，待人脸定位后将焦点调至人脸，以准确读取人脸数据。
8.根据权利要求5所述的摄像头智能识别车辆管理门禁系统，其特征在于：所述车辆信息及脸部信息识别模块基于OpenCV视觉库实现驾驶员面部特征及车牌内容的识别；摄像头智能识别车辆管理门禁系统程序通过车牌蓝色底色的灰度值特征对车牌进行定位，将车牌图像二值化后提取出字符轮廓，并根据车牌字符标准宽度按比例分割出单个字符，随后，程序使用模板匹配法，将每个字符图像缩放至字符模板大小，再将各个字符模板与之逐一匹配，每个字符图像的字符值均取匹配率最高的模板所对应的字符值；获取车辆车牌信息后，摄像头智能识别车辆管理门禁系统采用AdaBoost算法通过事先训练好的级联分类器中的Haar特征从环境中分辨人脸，再采用SURF/SIFT特征点精确搜索匹配算法将识别得到的人脸区域图像与数据库中该车辆对应的驾驶员面部信息进行对比，从而获得匹配特征点的数目，在达到阀值的情形下将视为正常，予以放行；摄像头智能识别车辆管理门禁系统运行时，由摄像头将图像传至计算机，运行于计算机上的识别程序经过处理后，向单片机输出指令信号，由单片机控制闸机实现电动机驱动拦车杠的起落、闸机箱上的LED欢迎屏幕信息的显示以及扬声器语音提示功能。
9.根据权利要求2所述的摄像头智能识别车辆管理门禁系统，其特征在于：所述闸机箱采用STM32单片机作为闸机端控制器，控制闸机及欢迎屏幕；单片机与主控机之间的通信主要采用串口的方式来实现；在单片机端将使用中断的方式进行数据接收，在单片机完成收放拦车杠、显示字幕等动作后将向主控机返回动作代号数值，以供主控机确认动作完成；单片机向屏幕发送指令的方式为并行通信，向拦车杠伺服电机发送指令的方式为PWM脉冲信号。
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