CN107610511A - 一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统及方法,通过设置车位超声波探测器和道路图像采集装置,确定车位与道路信息,实时确定车辆的停靠位置,并确定从出入口到该停靠位置的最优线路,对灯光系统相应的线路发送控制命令,进行照明,实现灯光导引,有效的实现了反向寻车功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统及方法。
背景技术
近年来,国内外地下停车场的规模越来越大,多个城市出现超大型地下停车场,重庆新牌坊建成了可放置14000辆车的室内停车场,济南汉峪金谷也在建设可容纳数万辆车的超大地下停车场,车位的增加可以有效的解决停车难的问题,但同时也带来了新的副作用——寻车难。众所周知,人在大型复杂空间中方向感较弱,而停车场内格局纵横交错,错综复杂,出入口众多,很容易让车主迷失方向。同时,停车场内部构造同质化严重,而汽车的外形大体类似,一旦车主忘记自己车辆存放的位置,在数千甚至数万辆车中寻找到自己的车辆是一个极其困难的事情。
针对“寻车难”的问题,国内一些公司给出了相应的解决方案,专利201510215347.2提出了一种基于视频识别的反向寻车方案,该方案硬件成本太高,极大的增加停车场的建设投入与运营成本;专利201510690518.7提出了一种基于监控摄像头、定位摄像头与RFID标签的反向寻车方案,该方案未能降低摄像头的使用数量,在此基础上还需要给车主分发RFID标签,不但进一步增加了硬件成本,更增加了用户的使用复杂度。
发明内容
本发明为了解决上述问题,提出了一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统及方法,本发明通过分析超声波探测器检测到车辆行为,分析车辆位置,在降低硬件成本的情况下,有效的实现了反向寻车功能。
本发明的第一目的是提供一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统,通过图像采集装置(摄像头)将停车场内部的路径分割成一条条小路径,在小路径的起点与终点各设置一个超声波探测器,可实时检测小路径内通过的车辆信息,服务器通过对采集到超声波数据进行分析与组合,可得到完整的行车路径与准确的车辆停靠位置;
本发明的第二目的是提供一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统的寻车方法,通过灯光闪烁引导实现对车辆的实时诱导,同时根据超声波探测器计算车辆的位置,对导引路径进行实时变更,达到实时导航的目的。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统,包括车辆出入口车牌识别装置、车位超声波探测器、道路图像采集装置和服务器,其中:
所述车辆出入口车牌识别装置设置于停车场各出入口,被配置为检测出入车辆的车牌号码,并将获取的车牌号码、出入时间发送至所述服务器进行存储;
所述车位超声波探测器包括多个,被配置为与停车位一一对应,以检测停车位占用状态,当停车位的占用状态发生变化时,将对应的停车位的状态信息、状态变化时间发送至所述服务器进行存储;
所述道路图像采集装置包括多个,设置于停车场的各个路口,被配置为检测经过每个路口的车辆,当相应的道路图像采集装置检测到对应路口有车辆经过时,将车辆经过时间发送至所述服务器进行存储;
所述服务器,被配置为接收采集的车牌识别信息和车位与道路信息,实时确定车辆的停靠位置,并确定从出入口到该停靠位置的最优线路,对该最优线路上的相应的车位超声波探测器发送控制命令,使其指示灯工作,实现灯光导引。
进一步的,所述服务器连接有网络交换机,与车位超声波探测器和道路图像采集装置进行网络通信。
进一步的,所述车位超声波探测器包括微控制器模块、超声波发射模块、超声波检测接收模块、通信模块、电源模块和指示灯模块,其中,微控制器模块与超声波发射模块、超声波检测接收模块、通信模块、电源模块和指示灯模块连接,所述指示灯模块为多色指示灯,通过颜色的变化指示车位的占用状态。
进一步的,所述道路图像采集装置包括微控制器模块、摄像头、通信模块、电源模块和指示灯模块,其中,微控制器模块与摄像头、通信模块、电源模块和指示灯模块连接,所述指示灯模块为闪烁灯具,通过灯光的闪烁指引车辆的行进路线。
所述服务器配置有查询模块,所述查询模块配置有输入模块接收查询信息,所述查询模块根据超声波探测器的数据实时计算车辆的位置,将被查询车辆的位置反馈至查询模块进行显示。
所述道路图像采集装置根据每个路口的形状和分叉口数量进行配置,在该路口的每个分叉方向设置一个摄像头。该摄像头可以采用安防用摄像头,为停车场原有器件,有效节约成本的同时,能够监控停车场的情况,进行安全防护。
优选的,所述停车场停车场入口设置有显示屏,服务器预分配车位以后,显示屏接收信号,输出分配的车位信息,将车位号显示在屏幕上,并进行语音播报提醒,供车辆参考。
优选的,所述停车场各个地区设置有二维码,使用用户可以方便的不下车就通过扫描二维码进行关注该停车场的公众号,连通服务器,通过唯一的ID确定自己的车辆停放信息和计费数量,并提前进行寻车。能够便于用户,尤其是在停车场周围上班、居住的用户,长期关注停车信息,保证车辆的安全和寻车的便捷性。
基于上述系统的工作方法,包括:
(1)有车辆到达停车场入口时,对车辆进行抓拍,提取车牌信息,并根据车牌的停车位有效性,确定相应的停车位置,确定入口至所述停车位置处的最优路径,控制最优路径对应的道路图像采集装置进行闪烁,引导停车;
(2)利用道路图像采集装置采集的视频判断车辆是否沿着规划路径行驶,如果是则继续引导,如果不是,则基于车辆目前的实时位置重新规划最优行驶路径,更改照明的灯光线路,直到车辆到达停车位置;
(3)当有车位超声波探测器检测到车辆停车后,将车辆行驶路径与停靠车位编号存储至数据库,以备用户查询,并更新数据库,关闭相应行驶路线上的灯光。
所述步骤(1)中,对抓拍的图片中进行识别,提取该车的车牌信息,并在数据库中检索该车牌号码的相关信息,如果是固定车辆,则继续查看该车辆对应停车位的有效期,在有效期内道闸开启,并打开入口至停车位路径上的道路图像采集装置的指示灯模块,如果不在有效期内,系统将该车视为临时车辆;如果是临时车辆,系统为车辆分配一个最优停车位,此时管理服务器将停车位信息、车牌信息及驶入时间一一对应保存到数据库,然后道闸开启,车辆驶入的时间记录为初始时间。
所述步骤(2)中,利用各个路口处的各个超声波探测器的状态变化时间,判断车辆在各个路段的形式路径,定义各个路口之间的行车速度上下阈值,进而确定车辆到达相应超声波探测器的合理时间范围,若下一路口的方向a上的超声波探测器检测到车辆经过,且该时间在两个路口的探测合理时间范围内,且其他方向上未检测到车辆经过或检测到车辆经过的时间不合理,则判断车辆沿着a方向行驶。
所述步骤(2)中,比对车辆实际行驶的第一段路径与系统规划的最优路径的第一段是否一致,若车辆行驶路径与规划路径不一致,基于车辆实时位置规划新路径,下发开关命令至对应的道路图像采集装置,将新路径道路图像采集装置的指示灯模块打开,将原路径的道路图像采集装置关闭,起到灯光实时导航的效果;若行驶路径与规划路径一致,不执行开关命令。
所述步骤(3)中,当检测到车辆泊车后,对之前所经过的路口信息进行叠加,得到连续的形式路径,将车辆行驶路径与停靠车位编号存储至数据库。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明只需要投入超声波探测器和服务器即可,节约硬件投入成本;
(2)有效的解决大型停车场内车辆停靠后难以寻找的问题;
(3)通过超声波探测器的指示灯模块实现对车辆的实时诱导,同时根据超声波探测器计算车辆的位置,对导引路径进行实时变更,达到实时导航的目的,可实现停车场内部的车辆定位,同时通过灯光导引功能为车辆进行实时导航。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的系统架构图;
图2为本发明的超声波探测器分布平面图;
图3为本发明的车位超声波探测器结构图;
图4为本发明的道路图像采集装置结构图;
图5为本发明的系统工作流程图;
图6为本发明的灯光导引工作示意图,
图7为本发明的反向寻车软件界面。
其中,101为服务器,102为车辆出入口车牌识别装置,103为车位超声波探测器,104为道路图像采集装置,105为网络交换机;
其中,201为出入车辆,202为车位,203为车位超声波探测器,204为道路图像采集装置。
具体实施方式:
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的,现有技术中存在反向寻车难、投入成本高的不足,为了解决如上的技术问题,本申请提出了一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统,通过分析超声波探测器检测到车辆行为,分析车辆位置,在降低硬件成本的情况下,有效的实现了反向寻车功能;
本发明适用于道路为单车道的地下停车场;
本发明通过超声波探测器将停车场内部的路径分割成一条条小路径,在小路径的起点与终点各设置一个路口超声波探测器,可实时检测小路径内通过的车辆信息,服务器通过对采集到超声波数据进行分析与组合,可得到完整的行车路径与准确的车辆停靠位置;
本发明通过路口超声波探测器的灯光模块闪烁实现对车辆的路径诱导,并可根据车辆的实际行车路径实时变更导引路径;
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:提供一种反向寻车系统,包括车辆出入口车牌识别装置、车位超声波探测器、道路图像采集装置、服务器、网络交换机组成;
车辆出入口车牌识别装置用于识别出入车辆的车牌号码,并将获取的车牌号码、出入时间发送至所述服务器进行存储;
车位超声波探测器用于检测停车位占用状态,当停车位的占用状态发生变化时,该超声波探测器将该停车位的状态信息、状态变化时间发送至所述服务器进行存储;
道路图像采集装置用于检测经过此路口的车辆,当道路图像采集装置检测到对应路口有车辆经过时,该道路图像采集装置将车辆经过时间发送至所述服务器进行存储,可接收服务器发送的灯光控制命令,利用灯光闪烁实现对车辆的路径导引功能;
路口探测器与车位探测器相互关联;
服务器用于存储车牌识别装置与超声波探测器上传的数据,并根据超声波探测器的数据实时计算车辆的位置,当用户通过查询模块查询车辆位置信息时,服务器将被查询车辆的位置反馈至查询模块;
网络交换机用于网络传输。
本申请的一种典型的实施方式中,如图1所示,提供的反向寻车系统,由车辆出入口车牌识别装置、车位超声波探测器、道路图像采集装置、服务器、网络交换机组成;
所述车辆出入口车牌识别装置由高清摄像头与道闸组成,放置于停车场各出入口,用于检测出入车辆的车牌号码,并将获取的车牌号码、出入时间发送至所述服务器进行存储;
如图3所示,超声波探测器由微控制器模块、超声波发射模块、超声波检测接收模块、通信模块、电源模块和指示灯模块五个部分组成;其中车位超声波探测器的指示灯为红绿两色,通过颜色的变化指示车位的占用状态;道路图像采集装置的指示灯为闪烁灯具,闪烁频率不低于每分钟60次,通过灯光的闪烁指引车辆的行进路线;
如图4所示,道路图像采集装置包括微控制器模块、摄像头、通信模块、电源模块和指示灯模块,其中,微控制器模块与摄像头、通信模块、电源模块和指示灯模块连接,指示灯模块为闪烁灯具,通过灯光的闪烁指引车辆的行进路线。
所述道路图像采集装置接收服务器控制命令,通过控制继电器来实现闪烁灯具的开关;
所述车位超声波探测器放置于每一个停车位的前上方,用于检测停车位占用状态,当停车位的占用状态发生变化时,该超声波探测器将该停车位的状态信息、状态变化时间发送至所述服务器进行存储;
所述道路图像采集装置在路口的各个方向吸顶安装,用于检测经过此路口的车辆,当道路图像采集装置采集的图像检测到对应路口有车辆经过时,该道路图像采集装置将车辆经过时间发送至所述服务器进行存储;
在不同的路口,道路图像采集装置的安装个数可酌情减少;
所述服务器用于存储车牌识别装置与超声波探测器上传的数据,底层数据库方面,使用SQL SERVER 2008数据库作为存储媒介。服务器可根据超声波探测器的数据实时计算车辆的位置,当用户通过查询模块查询车辆位置信息时,服务器将被查询车辆的位置反馈至查询模块;
所述网络交换机用作网络传输,解决传输半径过长的问题;
工作过程为:
第一步、当车辆到达停车场入口,摄像头检测到有车辆靠近后进行抓拍,此时车牌识别系统对抓拍的图片中进行识别,提取该车的车牌信息,并在数据库中检索该车牌号码的相关信息,如果是固定车辆,则继续查看该车辆对应停车位的有效期,在有效期内道闸开启,并打开入口至停车位路径上路口超声波探测器的灯具,如果不在有效期内,系统将该车视为临时车辆;如果是临时车辆,系统为车辆分配一个最优停车位,此时管理服务器将停车位信息、车牌信息及驶入时间一一对应保存到数据库,然后道闸开启,车辆驶入的时间记录为初始时间t0;
第二步、将该路径上的灯具的控制命令下发至对应的网络节点,网络节点再将控制命令转发到对应的道路图像采集装置,道路图像采集装置执行控制命令,通过灯光的闪烁达到路径导引的效果;如图6所示,菱形代表的道路图像采集装置灯具为关闭状态,星形代表的道路图像采集装置灯具为闪烁状态;
第三步、如图2所示,在车辆驶入停车场后,系统利用第一个路口的三个超声波探测器a、b、c的状态变化时间,判断车辆的第一段行驶路径;
从停车场入口到达第一个路口的a、b、c三个路口探测器的行车速度应有一个合理的范围,我们将其定义[Vmin1,Vmax1];
其中,
其中,D1n停车场入口到达第一个路口的距离,Tmin1与Tmax1的值对停车场实际环境进行测验与调试得到;
系统计算第一段路径的实际行车速度v1n=D1n/t,其中t为该车位实际发生状态变化的时间,利用tn-tn-1计算可得,在入口处t=t1-t0;
若v1n∈[Vmin1,Vmax1],那么v1n有效,对应的路径即为有效路径l01;
如图2所示,若在车辆驶入停车场[Tmin1,Tmax1]时间内,超声波探测器c检测到车辆经过,同时探测器a与b为检测到车辆经过或检测到车辆经过的时间不合理,即可判断车辆是沿着入口→c的方向直行;
第四步、判断车辆是否沿着规划路径行驶。系统比对车辆实际行驶的第一段路径与系统规划的最优路径的第一段是否一致。若车辆行驶路径与规划路径不一致,则系统基于车辆实时位置规划新路径,下发灯具开关命令至对应的道路图像采集装置,将新路径的灯具打开,将原路径的灯具关闭,起到灯光实时导航的效果;若行驶路径与规划路径一致,不执行开关灯命令;
所述路径规划可采用蚁群算法、遗传算法、神经网络算法、Dijkstra等常用最优路径计算方法;新路径的起点为上一个检测到该车辆行为的超声波探测器的位置,终点为系统分配的车位;
第五步、判断车辆是否在c→d路段泊车入位。由于超声波探测器c与d之间为单行道,所以车辆将沿着c→d的方向进行行驶。超声波探测器c检测到车辆经过后,若在c→d路段内发生车位状态由闲置变为占用,且此时超声波探测器未检测到车辆经过,即可认为该车辆在c→d路段内泊车入位;若该路段无车位状态变化,且探测器d检测到车辆经过,即可认为车辆继续行驶
第六步、在d检测到车辆经过后,若e、f、g有一个在有效时间[Vmin2,Vmax2]之内检测到车辆经过,即可认为车辆沿着该方向行驶,计算方法同第三步,此时可得到车辆行进的第二段路径l12;
第七步,系统持续检测行驶路径,计算车辆位置,直到检测到该车泊车入位,通过以上计算,系统可得到一连串的行驶路径l01、l12、l23、l34……,将这些实行路径相加即可得到该车完整的行车路径lall;
第八步、服务器将车辆行驶路径与停靠车位编号存储至数据库,以备用户查询;当用户需要查询车辆位置时,可在管理服务界面输入车牌号码进行查询,查询界面如图7所示;
第九步、系统下发关灯命令,关闭正在闪烁的超声波探测器的灯光。
通过以上工作流程可实现简易反向寻车系统。
本发明通过对超声波探测器检测到的车辆行为进行分析与挖掘,探索出一种新的反向寻车方案,相对于传统的反向寻车系统,具有较为明显的成本优势与实用性。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统,包括车辆出入口车牌识别装置、车位超声波探测器、道路图像采集装置和服务器,其中:
所述车辆出入口车牌识别装置设置于停车场各出入口,被配置为检测出入车辆的车牌号码,并将获取的车牌号码、出入时间发送至所述服务器进行存储;
所述车位超声波探测器包括多个,被配置为与停车位一一对应,以检测停车位占用状态,当停车位的占用状态发生变化时,将对应的停车位的状态信息、状态变化时间发送至所述服务器进行存储;
所述道路图像采集装置包括多个,设置于停车场的各个路口,被配置为检测经过每个路口的车辆,当相应的道路图像采集装置检测到对应路口有车辆经过时,将车辆经过时间发送至所述服务器进行存储;
所述服务器,被配置为接收采集的车牌识别信息和车位与道路信息,实时确定车辆的停靠位置,并确定从出入口到该停靠位置的最优线路,对该最优线路上的相应的车位超声波探测器和道路图像采集装置发送控制命令,使其指示灯工作,实现灯光导引。
2.如权利要求1所述的一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统,其特征是:所述服务器连接有网络交换机,与车位超声波探测器和道路图像采集装置进行网络通信。
3.如权利要求1所述的一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统,其特征是:所述车位超声波探测器包括微控制器模块、超声波发射模块、超声波检测接收模块、通信模块、电源模块和指示灯模块,其中,微控制器模块与超声波发射模块、超声波检测接收模块、通信模块、电源模块和指示灯模块连接,所述指示灯模块为多色指示灯,通过颜色的变化指示车位的占用状态。
4.如权利要求1所述的一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统,其特征是:所述道路图像采集装置包括微控制器模块、摄像头、通信模块、电源模块和指示灯模块,其中,微控制器模块与摄像头、通信模块、电源模块和指示灯模块连接,所述指示灯模块为闪烁灯具,通过灯光的闪烁指引车辆的行进路线。
5.如权利要求1所述的一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统,其特征是:所述服务器配置有查询模块,所述查询模块配置有输入模块接收查询信息,所述查询模块根据超声波探测器的数据实时计算车辆的位置,将被查询车辆的位置反馈至查询模块进行显示。
6.如权利要求1所述的一种融合超声波探测和图像采集的反向寻车系统,其特征是:所述道路图像采集装置根据每个路口的形状和分叉口数量进行配置,在该路口的每个分叉方向设置一个道路图像采集装置。
7.基于权利要求1-6中任一项所述的系统的工作方法,其特征是,包括:
(1)有车辆到达停车场入口时,对车辆进行抓拍,提取车牌信息,并根据车牌的停车位有效性,确定相应的停车位置,确定入口至所述停车位置处的最优路径,控制最优路径对应的道路图像采集装置进行闪烁,引导停车;
(2)利用道路图像采集装置判断车辆是否沿着规划路径行驶,如果是则继续引导,如果不是,则基于车辆目前的实时位置重新规划最优行驶路径,更改照明的灯光线路,直到车辆到达停车位置;
(3)当有车位超声波探测器检测到车辆停车后,将车辆行驶路径与停靠车位编号存储至数据库,以备用户查询,并更新数据库,关闭相应行驶路线上的灯光。
8.如权利要求7所述的工作方法,其特征是,所述步骤(1)中,对抓拍的图片中进行识别,提取该车的车牌信息,并在数据库中检索该车牌号码的相关信息,如果是固定车辆,则继续查看该车辆对应停车位的有效期,在有效期内道闸开启,并打开入口至停车位路径上的道路图像采集装置的指示灯模块,如果不在有效期内,系统将该车视为临时车辆;如果是临时车辆,系统为车辆分配一个最优停车位,此时管理服务器将停车位信息、车牌信息及驶入时间一一对应保存到数据库,然后道闸开启,车辆驶入的时间记录为初始时间。
9.如权利要求7所述的工作方法,其特征是,所述步骤(2)中,利用各个路口处的各个超声波探测器的状态变化时间,判断车辆在各个路段的形式路径,定义各个路口之间的行车速度上下阈值,进而确定车辆到达相应超声波探测器的合理时间范围,若下一路口的方向a上的超声波探测器检测到车辆经过,且该时间在两个路口的探测合理时间范围内,且其他方向上未检测到车辆经过或检测到车辆经过的时间不合理,则判断车辆沿着a方向行驶。
10.如权利要求7所述的工作方法,其特征是,比对车辆实际行驶的第一段路径与系统规划的最优路径的第一段是否一致,若车辆行驶路径与规划路径不一致,基于车辆实时位置规划新路径,下发开关命令至对应的道路图像采集装置,将新路径道路图像采集装置的指示灯模块打开,将原路径的道路图像采集装置关闭,起到灯光实时导航的效果;若行驶路径与规划路径一致,不执行开关命令。
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