CN109523778B - 一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统及方法，该单车停放监测系统包括单车终端以及视频监控系统，其中：所述单车终端安装在单车上，用于将所述单车的惯性导航数据以及ID标识发送至所述视频监控系统；所述视频监控系统用于根据同一时间段内其获得的单车行车图像以及所述惯性导航数据将所述单车的ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对，并利用所述单车停车后的图像对配对成功的单车进行定位。将监控视频图像与单车的惯性导航相结合对单车进行定位，可以获得厘米级的定位精度。通过这种定位方式，可以准确且实时地监测用户是否将单车停放在规定的停车区域内。
Description
技术领域
本发明涉及一种单车停放监测系统及方法，特别涉及一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统及方法。
背景技术
共享单车的出现，为广大市民出行提供方便的同时，也带来了单车乱停放等一系列问题，给市容和城市管理带来了相当大的困扰和难题。
造成单车乱停放问题的主要原因是单车运营商不能很好的监管用户进行规范化的停车。目前单车运营商主要采用电子围栏技术规范用户停车，该技术主要是采用卫星定位技术(比如北斗卫星定位系统或GPS)结合电子地图，对地理信息进行管理实现电子围栏。这种技术存在定位精度不高的问题，在有环境遮挡的情况下，定位精度误差可以达到10-15m，并不能很好的起到规范用户停车的作用。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统及方法。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统，其包括单车终端以及视频监控系统，其中：
所述单车终端安装在单车上，用于将所述单车的惯性导航数据以及ID标识发送至所述视频监控系统；
所述视频监控系统用于根据同一时间段内其获得的单车行车图像以及所述惯性导航数据将所述单车的ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对，并利用所述单车停车后的图像对配对成功的单车进行定位。
本发明的进一步改进在于，所述单车终端包括无线通讯模块以及用于获取所述惯性导航数据的陀螺仪和加速度传感器；所述单车终端通过所述无线通讯模块将所述惯性导航数据以及所述ID标识发送至所述视频监控系统。
本发明的进一步改进在于，所述视频监控系统包括视频采集模块以及后台控制装置；所述视频采集模块与所述后台控制装置通过网络进行通讯连接；所述视频采集模块连接有用于接收惯性导航数据以及ID标识的无线通讯模块；所述视频采集模块用于拍摄所述单车行车图像以及所述单车停车后的图像，并将其拍摄的图像以及接收到的惯性导航数据和ID标识发送至所述后台控制装置。
本发明的进一步改进在于，所述视频采集模块包括广角摄像头，所述视频采集模块的监控区域包括所述单车的停车区域。
本发明的进一步改进在于，所述后台控制装置包括视频图像分析模块以及后台管理模块，所述视频图像分析模块用于根据所述单车行车图像以及所述惯性导航数据将所述单车的ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对，并利用所述单车停车后的图像对配对成功的所述单车进行定位；所述后台管理模块用于根据所述单车的定位结果判断所述单车是否停放在所述停车区域内。该后台管理模块包括但不限于云端服务器。
本发明的进一步改进在于，所述单车停放监测系统还包括用户手机终端；所述单车停放在停车区域以外时，所述后台管理模块向所述用户手机终端发送违规停放信息。优选通过无线网络或短信等方式发送该违规停放信息，可以包括停放的单车图像。
本发明还包括一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测方法，其包括以下步骤：单车终端获取单车的惯性导航数据，并将惯性导航数据以及ID标识发送至视频监控系统；所述视频监控系统用于根据同一时间段内其获得的单车行车图像以及所述惯性导航数据将所述单车的ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对，并利用所述单车停车后的图像对配对成功的单车进行定位；所述单车经锁车操作后，所述视频监控系统根据所述单车的定位结果判断所述单车是否停放在停车区域内。优选判断所述单车是否完全停放在停车区域内。
本发明的进一步改进在于，所述惯性导航数据包括所述单车的轨迹信息；将所述单车的所述ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对具体包括以下步骤：
(1)识别所述单车行车图像中的单车，并检测所述单车的轨迹；
(2)将同一时间段内接收到的所述惯性导航数据中的所述轨迹信息与所述单车行车图像中检测出的所述单车的轨迹进行拟合匹配，将匹配成功的所述轨迹信息对应的所述ID标识与所述单车行车图像中的所述单车进行配对。
本发明的进一步改进在于，所述惯性导航数据包括所述单车的姿态转角信息；所述单车终端将所述单车的所述姿态转角信息实时上报至所述视频监控系统；将所述单车的所述ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对具体包括以下步骤：
(1)识别所述单车行车图像中的单车，并检测所述单车的姿态变化信息；
(2)将同一时间段内接收到的所述惯性导航数据中的所述姿态转角信息与所述单车行车图像中检测出的所述单车的姿态变化信息进行拟合匹配，将匹配成功的姿态转角信息对应的所述ID标识与所述单车行车图像中的所述单车进行配对。
本发明的进一步改进在于，所述单车的所述ID标识与所述单车行车图像中的单车配对完成后所述视频监控系统停止处理所述惯性导航数据。
本发明的进一步改进在于，所述视频监控系统的监控区域包括所述单车的停车区域。
本发明的进一步改进在于，所述单车经锁车操作之后，所述单车终端向所述视频监控系统发送锁车信号和/或所述视频监控系统识别所述锁车操作，所述视频监控系统根据所述单车的定位结果判断所述单车是否停放在所述停车区域内；若所述单车停放在所述停车区域外，所述视频监控系统向同一时间段内单车绑定的用户手机终端发送违规停放信息。优选无线网络或短信等。
本发明的进一步改进在于，所述后台管理模块根据所述视频监控系统的判断结果，向所述单车发送锁车成功或不成功的指令。
本发明的有益效果是：将监控视频图像与单车的惯性导航相结合对单车进行定位，可以获得厘米级的定位精度。通过这种定位方式，可以准确且实时地监测用户是否将单车停放在规定的停车区域内。
附图说明
图1是本发明中视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统的结构框图；
图2是本发明中视频采集模块的布设方式的示意图。
附图标记如下：
1单车终端，2视频监控系统，3单车，4停车区域，5无线通讯模块，6陀螺仪，7视频采集模块，8后台控制装置，9无线通讯模块，10视频图像分析模块，11后台管理模块，12用户手机终端，13加速度传感器。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
实施例：如图1、2所示，本实施例公开了一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统，该系统包括单车终端1以及视频监控系统2。单车终端1安装在单车3上，用于检测单车3的惯性导航数据，并将单车3的惯性导航数据以及ID标识发送至视频监控系统2。视频监控系统2用于根据同一时间段内获得的单车行车图像以及惯性导航数据将单车3的ID标识与单车行车图像中的单车3进行配对，并利用单车停车后的图像对配对成功的单车3进行定位。通过单车停车后的图像可以对单车3进行高精度的定位，根据定位结果可以准确地判断用户是否将单车3停放在规定的停车区域4。
单车终端1包括无线通讯模块5以及用于获取惯性导航数据的陀螺仪6和加速度传感器13。陀螺仪6用于监测单车3的姿态变化，加速度传感器13为三轴加速度传感器，用于和陀螺仪6配合，检测单车3的轨迹信息。本实施例中，惯性导航数据包括单车3的姿态转角信息以及单车的轨迹信息。轨迹信息是将姿态转角信息与加速度传感器的数据进行结合累计得到的。
单车终端1可以是单车3的电子锁的一部分，也可与单车3的电子锁通讯连接。单车3的电子锁在经锁车操作后会产生锁车信号，单车终端1可通过无线通讯模块5将锁车信号发送至视频监控系统2。单车终端1通过无线通讯模块5将惯性导航数据以及所述ID标识发送至所述视频监控系统。无线通讯模块5可通过2G/4G或者蓝牙等协议与视频监控系统进行通讯。
视频监控系统2包括视频采集模块7以及后台控制装置8。视频采集模块7为广角摄像头，视频采集模块7的监控区域包括单车3的停车区域4，视频采集模块7用于拍摄监控区域内的图像；视频采集模块7拍摄的图像包括单车3在监控区域内的单车行车图像以及单车3停车后的图像，通常情况下，单车3驶入监控区域，并最终停放在停车区域4的内部。视频采集模块7连接有和单车终端1相配对的无线通讯模块9，视频采集模块7可通过无线通讯模块9接收单车终端1发出的数据。视频采集模块7与后台控制装置8通过网络进行通讯连接。视频采集模块7通过网络将其拍摄的图像以及接收到的惯性导航数据以及所述ID标识发送至后台控制装置8。
后台控制装置8包括视频图像分析模块10以及后台管理模块11。视频图像分析模块10用于根据单车行车图像以及惯性导航数据将单车3的ID标识与单车行车图像中的单车进行配对，并利用单车3停车后的图像对配对成功的单车3进行定位；视频图像分析模块10用于根据单车3的定位结果判断单车3是否停放在停车区域4内。
本实施例中的单车停放监测系统还包括用户手机终端12。后台控制装置8单车停放在停车区域以外时，后台控制装置8的后台管理模块通过无线网络向用户手机终端12发送违规停放信息。
本实施例还涉及一种利用上述系统的单车停放监测方法，该方法包括以下步骤：
(1)单车终端1获取单车3的惯性导航数据，并将惯性导航数据以及单车3的ID标识发送至视频监控系统2。单车终端1通过陀螺仪6以及加速度传感器13获取单车3的惯性导航数据，惯性导航数据包括单车3的轨迹信息以及姿态转角信息。
(2)视频监控系统2拍摄其监控区域内的单车行车图像，并根据同一时间段内获得的单车行车图像以及惯性导航数据将单车3的ID标识与单车行车图像中的单车3进行配对，随后利用单车3停车后的图像对配对成功的所述单车进行定位。利用监控图像对单车3进行定位，可以获得厘米级的定位精度，但是仅通过图像无法将单车3唯一的ID标识与单车3停车后的图像中的单车3一一对应，因此本实施例中需要利用惯性导航数据将ID标识与单车行车图像中的单车3进行配对，同一时间段内单车行车图像中单车3的轨迹或者姿态变化应该与惯性导航数据相匹配。配对完成后，视频监控系统2持续跟踪配对成功的单车3的行车轨迹，直到单车3停车或者驶离监控区域，以便视频监控系统对停车后的单车3进行定位。单车3配对成功后，视频监控系统2停止处理该单车3的单车终端1后续发出的惯性导航数据。
本实施例中，视频监控系统2优先利用惯性导航数据中的轨迹信息将ID标识与单车行车图像中的单车3进行配对。根据轨迹信息将单车3的ID标识与单车行车图像中的单车3进行配对具体包括以下步骤：
(2.1a)识别单车行车图像中的单车3，并检测各单车3的轨迹；本实施例中，视频采集模块7采集的图像是连续的视频图像，通过连续的视频图像可以获取单车行车图像中各单车3的轨迹；
(2.2a)将惯性导航数据中的轨迹信息与单车行车图像中检测出的单车3的轨迹进行拟合匹配，若单车行车图像中某个单车3的轨迹与惯性导航数据的轨迹信息相同，则该惯性导航数据与该单车3相匹配。则将该惯性导航数据对应的ID标识与该单车3进行配对。
然而惯性导航误差较大，当停车区域4内有多个单车3运动的情况下，各单车的轨迹可能较为相似，使得利用轨迹信息难以将单车行车图像中的单车与ID标识进行配对。在此情况下，视频监控系统2优先利用惯性导航数据中的姿态转角信息将ID标识与单车行车图像中的单车3进行配对。在单车3移动的过程中，单车终端1将单车3的姿态转角信息实时上报至视频监控系统2；将单车3的ID标识与单车行车图像中的单车3进行配对具体包括以下步骤：
(2.1b)识别监控区域的单车行车图像中的单车，并检测单车3的姿态变化信息；
(2.2b)将惯性导航数据中的姿态转角信息与单车行车图像中检测出的单车的姿态变化信息进行拟合匹配，若单车行车图像中的某个单车3的姿态变化情况与姿态转角信息相同，则该惯性导航数据与该单车3相匹配。将匹配成功的轨迹信息对应的所述ID标识与单车行车图像中的所述单车进行配对。
(3)单车3经锁车操作后，视频监控系统2根据单车的定位结果判断单车3是否停放在停车区域4内。
通常情况下，单车3停车后，用户会对其进行锁车操作，因此本方持续跟踪配对成功的单车3，并在该单车3锁车后根据其图像对该单车3进行定位。
单车3经锁车操作之后，单车终端1向视频监控系统2发送锁车信号同时视频监控系统识别该锁车操作，视频监控系统2根据单车3的定位结果判断该单车3是否停放在停车区域4内。若单车3停放在停车区域4外，视频监控系统2中的后台管理模块11通过无线网络向用户手机终端发送违规停放信息，以提示用户规范停车。
此外，当单车3经锁车操作之后，视频监控系统2的后台管理模块11根据对单车3是否位于停车区域4的判断结果通过无线网络向单车3的单车终端1发送锁车成功指令或锁车不成功指令。当单车终端1接收到锁车不成功指令后，单车终端1弹开该单车3的电子锁，并控制电子锁发出音频提示信号，以提示用户规范停车。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (13)
1.一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统，其特征在于，包括单车终端以及视频监控系统，其中：
所述单车终端安装在单车上，用于将所述单车的惯性导航数据以及ID标识发送至所述视频监控系统，所述单车终端与所述单车的电子锁通讯连接；
所述视频监控系统用于根据同一时间段内其获得的单车行车图像以及所述惯性导航数据将所述单车的ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对，并利用所述单车停车后的图像对配对成功的单车进行定位，以及根据所述单车的定位结果判断所述单车是否停放在停车区域内。
2.根据权利要求1所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统，其特征在于，所述单车终端包括无线通讯模块以及用于获取所述惯性导航数据的陀螺仪和加速度传感器；所述单车终端通过所述无线通讯模块将所述惯性导航数据以及所述ID标识发送至所述视频监控系统。
3.根据权利要求1所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统，其特征在于，所述视频监控系统包括视频采集模块以及后台控制装置；所述视频采集模块与所述后台控制装置通过网络进行通讯连接；所述视频采集模块连接有用于接收惯性导航数据以及ID标识的无线通讯模块；所述视频采集模块用于拍摄所述单车行车图像以及所述单车停车后的图像，并将其拍摄的图像以及接收到的惯性导航数据和ID标识发送至所述后台控制装置。
4.根据权利要求3所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统，其特征在于，所述视频采集模块包括广角摄像头，所述视频采集模块的监控区域包括所述单车的停车区域。
5.根据权利要求3所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统，其特征在于，所述后台控制装置包括视频图像分析模块以及后台管理模块，所述视频图像分析模块用于根据所述单车行车图像以及所述惯性导航数据将所述单车的ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对，并利用所述单车停车后的图像对配对成功的所述单车进行定位；所述视频图像分析模块用于根据所述单车的定位结果判断所述单车是否停放在停车区域内。
6.根据权利要求5所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测系统，其特征在于，所述单车停放监测系统还包括用户手机终端；所述单车停放在停车区域以外时，所述后台管理模块向所述用户手机终端发送违规停放信息。
7.一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测方法，其包括以下步骤：单车终端获取单车的惯性导航数据，并将惯性导航数据以及ID标识发送至视频监控系统；所述视频监控系统根据同一时间段内其获得的单车行车图像以及所述惯性导航数据将所述单车的ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对，并利用所述单车停车后的图像对配对成功的单车进行定位；所述单车经锁车操作后，所述视频监控系统根据所述单车的定位结果判断所述单车是否停放在停车区域内。
8.根据权利要求7所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测方法，其特征在于，所述惯性导航数据包括所述单车的轨迹信息；将所述单车的所述ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对具体包括以下步骤：
(1)识别所述单车行车图像中的单车，并检测所述单车的轨迹；
(2)将同一时间段内接收到的所述惯性导航数据中的所述轨迹信息与所述单车行车图像中检测出的所述单车的轨迹进行拟合匹配，将匹配成功的所述轨迹信息对应的所述ID标识与所述单车行车图像中的所述单车进行配对。
9.根据权利要求7所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测方法，其特征在于，所述惯性导航数据包括所述单车的姿态转角信息；所述单车终端将所述单车的所述姿态转角信息实时上报至所述视频监控系统；将所述单车的所述ID标识与所述单车行车图像中的单车进行配对具体包括以下步骤：
(1)识别所述单车行车图像中的单车，并检测所述单车的姿态变化信息；
(2)将同一时间段内接收到的所述惯性导航数据中的所述姿态转角信息与所述单车行车图像中检测出的所述单车的姿态变化信息进行拟合匹配，将匹配成功的姿态转角信息对应的所述ID标识与所述单车行车图像中的所述单车进行配对。
10.根据权利要求8或9所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测方法，其特征在于，所述单车的所述ID标识与所述单车行车图像中的单车配对完成后所述视频监控系统停止处理所述惯性导航数据。
11.根据权利要求7所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测方法，其特征在于，所述视频监控系统的监控区域包括所述单车的停车区域。
12.根据权利要求11所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测方法，其特征在于，所述单车经锁车操作之后，所述单车终端向所述视频监控系统发送锁车信号和/或所述视频监控系统识别所述锁车操作，所述视频监控系统根据所述单车的定位结果判断所述单车是否停放在所述停车区域内；若所述单车停放在所述停车区域外，所述视频监控系统向同一时间段内单车绑定的用户手机终端发送违规停放信息。
13.根据权利要求12所述的一种视频与惯性导航相结合的单车停放监测方法，其特征在于，所述视频监控系统的后台管理模块根据所述视频监控系统的判断结果，向所述单车发送锁车成功或不成功的指令。
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