CN110164141A - 停车位引导系统及引导方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种停车位引导系统及引导方法，包括车位检测装置、机器视觉模块、客户端模块、数据库和控制系统；控制系统接收车位检测装置发送的带有停场车编号以及具体车位编号的信息，以此获取具体某一停车场某一车位的空满情况，同时接受机器视觉模块传给后台的视频信息，进行图像处理识别出停车场车位的空满情况，车位检测装置和机器视觉模块两者的信息互相验证，在数据库中共同维护了每个停车场每个车位的空满情况；客户端模块用于向用户提供来自数据库的各停车场车位的实时信息，本系统可用于各类停车场，也可管理路边停车位等非停车场区域，相比于过去停车APP只能导航到停车区的局限，本系统将导航延伸，明确到了具体车位。
Description
技术领域
本发明涉及车位管理领域，具体为一种停车位引导系统及引导方法。
背景技术
近五年全国机动车保有量和驾驶人数量呈现持续大幅增长趋势，由此带来了一系列停车难问题，包括找不到停车场，停车场没有车位以及在停车场内“晕头转向”等。
目前大多的停车场还是通过电子公告牌显示车位数量，通过物理指示牌和人工交通员来指挥车主停车，效率低下，且造成了资源浪费。与此同时，这些问题还导致交通拥堵，引起严重的环境污染。另一方面，中国乘用车市场快速发展的势头，给导航市场提供了巨大的空间。但大部分APP只提供路线，无法确定车位存在，且目前大多数基于GPS定位的电子地图系统，鲜少应用于室内环境。
目前国内推出的停车场智能系统大多存在结构复杂，功能服务不够完善，APP使用受地下网络环境影响，用户体验不佳等问题。因此，设计一款全新的智慧交通系统，将使得导航市场由规模化向细分化、个性化演进，并将改善传统停车场导航现状，使停车更为科学高效。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种停车位引导系统，它能有效地解决停车难问题，同时达到节能减排的目的，本发明充分利用地磁车位探测器与监控摄像机的组合优势，安装方便、操作简单、安全实用。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种停车位引导系统，包括车位检测装置、机器视觉模块、客户端模块、数据库和控制系统；
车位检测装置包括传感器和摄像头，传感器用于检测、校验车位的实时状态,摄像头用于跟踪识别活动车辆、人员,将车位状态信息和图像矩阵信息的数字信号交由控制系统处理；
控制系统接收车位检测装置发送的带有停场车编号以及具体车位编号的信息，以此获取具体某一停车场某一车位的空满情况，同时接受机器视觉模块传给后台的视频信息，进行图像处理识别出停车场车位的空满情况，车位检测装置和机器视觉模块两者的信息互相验证，在数据库中共同维护了每个停车场每个车位的空满情况；
客户端模块用于向用户提供来自数据库的各停车场车位的实时信息,包括车位数量、收费标准；利用地图进行停车引导和反向寻车；当用户想要获取某一停车场车位信息时客户端向后台发送请求，后台根据客户端的请求停车场信息的搜索请求来返回给用户具体的停车场信息矩阵，客户端通过该矩阵绘制及渲染出停场车地图；在寻路和反向寻车时客户端也发送给后台请求，后台通过计算调度后返回客户端寻路序列，客户端根据寻路序列绘制出路径。
作为优选方式，所述车位检测装置包括地磁车位探测器、摄像头辅助检测装置、网关设备、数据处理设备，其中：
所述车位检测装置包括地磁车位探测器、监控摄像头、区域控制器网关设备、数据处理设备，其中：
所述地磁车位探测器由蓄电池供电，与所述网关设备相连，用于检测目标区域内车位的状态信息；通过地面开槽将地磁车位探测器安装于车位入口处；
所述摄像头辅助检测装置由蓄电池供电，与所述网关设备相连，用于检测、校验目标区域内车位的状态信息，检测目标区域内人员、车辆信息；
所述数据处理设备用于处理所述目标区域内车位是否为空、是否正常停入车辆、是否被违规占用；车位附近人员是否为车主或路人、是否为可疑逗留人员，以控制系统各个组件休眠与工作，指示用户当前泊车操作。
作为优选方式，所述摄像头辅助检测装置包括摄像设备、及与摄像设备连接的数据处理设备，其中：
所述摄像设备常闭，车辆经过地磁车位探测器上方，产生有效的脉冲信号，通过无线局域网传输至后台，后台的数据处理设备停止摄像机的休眠模式，将设备激活，辅助检测校验目标车位车辆停泊情况。
作为优选方式，摄像头将监控画面传至后台，在计算机的机器视觉模块检测出无车辆与人员活动的情况下执行休眠操作，数据写入计算机硬盘，摄像头待机；直到有车辆人员活动的情况下，摄像头被激活，重新开启继续工作。
作为优选方式，客户端模块包括停车位置导航APP，停车位置导航APP用于显示区域内空车位点信息，后台收到客户端发出的寻路请求后，后台根据SPFA算法找到离用户当前位置最近的空车位，然后使用A*算法找到推荐空车位与用户目的地最近的路径，并返回给客户端路径序列，两算法皆采用了一些平滑处理使画出的曲线更加平滑；同时本停车位引导系统具备反向寻车服务，具体做法分为两种，使用机器视觉模块的系统直接采用车牌识别，只要用户注册了车牌号即通过车牌识别来定位当前停车场中自己的车辆；不使用机器视觉模块的系统则采用存储一段时间内用户进入停车场的车牌信息，当用户停车后呈现给用户一段时间内在该停车场出现过停车行为的车位列表，用户自行确定所停的车位。
作为优选方式，所述机器视觉模块位于后台计算机服务端，系统基于Python和openCV进行程序设计，步骤包括：(1)设定一个原始的图像；(2)设置拍摄的时间间隔，调用摄像头拍照，将拍摄图像灰度化和高斯滤波处理；(3)利用摄像头拍照检测图像运动，通过findContours检测物体轮廓，通过contourArea计算轮廓面积，调整敏感度计算两图片的差，得到图片变化或者运动，即车位的占用情况是否发生变化。
作为优选方式，系统使用MySQL通过数据结构来组织、存储和管理数据，每个数据库都有一个或多个不同的API用于创建、访问、管理、搜索和复制所保存的数据，系统使用关系型数据库管理系统来存储和管理大数据量，关联数据库将数据保存在不同的表中。
作为优选方式，所述客户端模块，系统的设计架构主要为：(1)软件部分将路径计算和图形渲染放在客户端，将停车地图存取、更新、车牌和停车场匹配操作放在服务端，利用一部分客户端的算力来减轻服务端的计算量；(2)客户端使用Native App框架，调用手机终端的硬件设备使用Android Studio作为App开发的ide，(3)后台整体采用Spring Boot框架，使用Spring MVC作为各类配置文件的框架，使用Spring Data jpa作为后台与数据库交互的开发工具，使用IDEA作为后台程序的开发的ide，使用MySQL作为数据库的开发，支持高并发访问操作，(4)系统主要应用了A*和SPFA算法，依据车主需求，计算最优路径。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种停车位引导方法，首先，用户发起查看当前停车场的请求，发送给服务器自己当前的停车场，请求停车场地图矩阵，服务器收到请求后返回地图矩阵，然后用户发起停车规划的请求，传送给服务器自己当前的位置，请求规划的路径序列，后台收到请求后使用SPFA+A*算法计算后得到最优的路径序列返回给客户端，客户端根据路径序列绘制路线，之后用户根据路线规划路线进行停车，停完车之后车位检测装置检测停车信息同时发给服务器，在数据库中更新信息；最后对于使用机器视觉模块的停车场来讲，直接使用车牌识别定位当前用户停车车位；在没有使用机器视觉模块的系统中，使用传感器通过车位检测装置检测一段时间内存在停车行为的车位列表信息，将该列表信息发送给用户选择确定其所停的车位位置，系统记录该用户车位位置以便在客户离开时帮助客户反向寻车。
本发明存在三种工作方式。
方式一：停车场装有地磁车位探测器
当车辆进出车位时，地磁车位探测器能够检测出磁场强度的变化。地磁车位探测器内部对该信号进行处理，与磁场强度基值比较，将数据通过RS-485的串口传给区域控制器。区域控制器可选用邦纳公司的SHP控制器进行数据预收集，通过USB通讯端口上传至服务端的管理电脑，判断车位空缺与否。
方式二：停车场装有监控闭路电视系统。
管理电脑通过接入交换机接收对应区域监控图像，通过学习机器视觉对关键帧进行识别，与未停车时的摄像比较，判断车辆是否停泊，并记录车牌、车型等信息。
方式三：停车场装有地磁车位探测器检测系统和监控闭路电视系统。
首先使用地磁车位探测器进行判断，然后接入监控的关键帧判断，使得管理电脑处理信息的效率更高。
与现有技术相比，本发明的有益效果：解决寻车位麻烦，方便用户随时查看。产品秉承使用简单的设计原则，没有繁琐的预约、设置等操作，即开即用，可方便地查找附近的停车位，节约用户停车时间，同时减少了汽车能源消耗；本系统可用于包括地下停车场在内的各型停车场，也可管理路边停车位等非停车场区域。相比于过去停车APP只能导航到停车区的局限，本系统将导航延伸，明确到了具体车位。
附图说明
图1为车位检测装置的系统结构图；
图2为地磁车位探测器部分的网络架构图；
图3为摄像头部分的网络架构。
图4为本发明的整体结构示意图
图5为本发明的整体设备数据传输结构图。
图6为检测系统数据传输结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种停车位引导系统，包括车位检测装置、机器视觉模块、客户端模块、数据库和控制系统；
车位检测装置包括传感器和摄像头，传感器用于检测、校验车位的实时状态,摄像头用于跟踪识别活动车辆、人员,将车位状态信息和图像矩阵信息的数字信号交由控制系统处理；
控制系统接收车位检测装置发送的带有停场车编号以及具体车位编号的信息，以此获取具体某一停车场某一车位的空满情况，同时接受机器视觉模块传给后台的视频信息，进行图像处理识别出停车场车位的空满情况，车位检测装置和机器视觉模块两者的信息互相验证，在数据库中共同维护了每个停车场每个车位的空满情况；
客户端模块用于向用户提供来自数据库的各停车场车位的实时信息,包括车位数量、收费标准；利用地图进行停车引导和反向寻车；当用户想要获取某一停车场车位信息时客户端向后台发送请求，后台根据客户端的请求停车场信息的搜索请求来返回给用户具体的停车场信息矩阵，客户端通过该矩阵绘制及渲染出停场车地图；在寻路和反向寻车时客户端也发送给后台请求，后台通过计算调度后返回客户端寻路序列，客户端根据寻路序列绘制出路径。
所述车位检测装置包括地磁车位探测器、摄像头辅助检测装置、网关设备、数据处理设备，其中：
所述地磁车位探测器由蓄电池供电，与所述网关设备相连，用于检测目标区域内车位的状态信息；通过地面开槽将地磁车位探测器安装于车位入口处；
所述摄像头辅助检测装置由蓄电池供电，与所述网关设备相连，用于检测、校验目标区域内车位的状态信息，检测目标区域内人员、车辆信息；
所述数据处理设备用于处理所述目标区域内车位是否为空、是否正常停入车辆、是否被违规占用；车位附近人员是否为车主或路人、是否为可疑逗留人员，以控制系统各个组件休眠与工作，指示用户当前泊车操作。
所述数据处理设备接收摄像头图像后，首先根据不同摄像头成像规律对摄像头采集到的数据图像进行畸变矫正并插值，统一化处理；选取无车图像为背景图像进行车位、道路划分；将采集到的前景图像与背景图像做插值并二值化；经过多次学习后，识别所述目标区域内车位是否为空、是否有正常停入车辆、是否被违规占用；根据二值化处理后所得图像，识别是否有人员，并记录人员体态特征以及在该区域逗留时间判断是否为车主或路人、是否为可疑逗留人员、是否为失散迷路人员以控制系统各个组件休眠与工作，指示用户当前泊车操作或对管理平台发出预警，联系安保人员到场处理。
所述摄像头辅助检测装置包括摄像设备、及与摄像设备连接的数据处理设备，其中：
所述摄像设备常闭，车辆经过地磁车位探测器上方，产生有效的脉冲信号，通过无线局域网传输至后台，后台的数据处理设备停止摄像机的休眠模式，将设备激活，辅助检测校验目标车位车辆停泊情况。
摄像头将监控画面传至后台，在计算机的机器视觉模块数据处理模块检测出无车辆与人员活动的情况下执行休眠操作，数据写入计算机硬盘，摄像头待机；直到有车辆人员活动的情况下，摄像头被激活，重新开启继续工作。
客户端模块包括停车位置导航APP，停车位置导航APP用于显示区域内空车位点信息，后台收到客户端发出的寻路请求后，后台根据SPFA算法找到离用户当前位置最近的空车位，然后使用A*算法找到推荐空车位与用户目的地最近的路径，并返回给客户端路径序列，两算法皆采用了一些平滑处理使画出的曲线更加平滑；同时本停车位引导系统具备反向寻车服务，具体做法分为两种，使用机器视觉模块的系统直接采用车牌识别，只要用户注册了车牌号即通过车牌识别来定位当前停车场中自己的车辆；不使用机器视觉模块的系统则采用存储一段时间内用户进入停车场的车牌信息，当用户停车后呈现给用户一段时间内在该停车场出现过停车行为的车位列表，用户自行确定所停的车位。本系统是针对停车场数字地图和定位导航的综合信息服务平台，基于手机程序，依托WIFI、蓝牙技术，通过服务端的机器视觉和数据库，客户端模块具备车位查询、车位选择、停车场内部导航、反向寻车等功能。
所述车位检测装置，包括地磁车位探测器、区域控制器和监控摄像头，所述区域控制器包括核心交换机、管理电脑和网络硬盘录像机NVR，地磁车位探测器通过RS-485的串口与区域控制器实现信息交互，区域控制器通过USB通讯端口与服务端的管理电脑相连，监控摄像头安装于监控车位的位置。
所述的监控摄像结构为：前端摄像机与接入交换机通过网线连接，通过光缆传给核心交换机。所述核心交换机与管理电脑、NVR通过6根网线连接。
所述机器视觉模块位于后台计算机服务端，系统基于Python和openCV进行程序设计，步骤包括：(1)设定一个原始的图像；(2)设置拍摄的时间间隔，调用摄像头拍照，将拍摄图像灰度化和高斯滤波处理；(3)利用摄像头拍照检测图像运动，通过findContours检测物体轮廓，通过contourArea计算轮廓面积，调整敏感度计算两图片的差，得到图片变化或者运动，即车位的占用情况是否发生变化。
系统使用MySQL通过数据结构来组织、存储和管理数据，每个数据库都有一个或多个不同的API用于创建、访问、管理、搜索和复制所保存的数据，系统使用关系型数据库管理系统来存储和管理大数据量，关联数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，大大增加了速度并提高了灵活性。
所述客户端模块，系统的设计架构主要为：(1)软件部分将路径计算和图形渲染放在客户端，将停车地图存取、更新、车牌和停车场匹配操作放在服务端，利用一部分客户端的算力来减轻服务端的计算量；(2)客户端使用Native App框架，调用手机终端的硬件设备(语音、摄像头、短信、GPS、蓝牙、重力感应等)使用Android Studio作为App开发的ide，有效缩短开发周期；(3)后台整体采用Spring Boot框架，简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程。该框架使用了特定的方式来进行配置，从而使开发不再需要定义样板化的配置，有利于微服务的开发。使用Spring MVC作为各类配置文件的框架，使用Spring Data jpa作为后台与数据库交互的开发工具，不用写过多的SQL语句，降低开发难度。使用IDEA作为后台程序的开发的ide，使用MySQL作为数据库的开发，支持高并发访问操作，同时较为轻量；(4)系统主要应用了A*和SPFA算法，依据车主需求，计算最优路径。
实施例2
本实施例提供一种停车位引导方法，首先，用户发起查看当前停车场的请求，发送给服务器自己当前的停车场，请求停车场地图矩阵，服务器收到请求后返回地图矩阵，然后用户发起停车规划的请求，传送给服务器自己当前的位置，请求规划的路径序列，后台收到请求后使用SPFA+A*算法计算后得到最优的路径序列返回给客户端，客户端根据路径序列绘制路线，之后用户根据路线规划路线进行停车，停完车之后车位检测装置检测停车信息同时发给服务器，在数据库中更新信息；最后对于使用机器视觉模块的停车场来讲，直接使用车牌识别定位当前用户停车车位；在没有使用机器视觉模块的系统中，使用传感器通过车位检测装置检测一段时间内存在停车行为的车位列表信息，将该列表信息发送给用户选择确定其所停的车位位置，系统记录该用户车位位置以便在客户离开时帮助客户反向寻车。
Claims (9)
1.一种停车位引导系统，其特征在于：包括车位检测装置、机器视觉模块、客户端模块、数据库和控制系统；
车位检测装置包括传感器和摄像头，传感器用于检测、校验车位的实时状态,摄像头用于跟踪识别活动车辆、人员,将车位状态信息和图像矩阵信息的数字信号交由控制系统处理；
控制系统接收车位检测装置发送的带有停场车编号以及具体车位编号的信息，以此获取具体某一停车场某一车位的空满情况，同时接受机器视觉模块传给后台的视频信息，进行图像处理识别出停车场车位的空满情况，车位检测装置和机器视觉模块两者的信息互相验证，在数据库中共同维护了每个停车场每个车位的空满情况；
客户端模块用于向用户提供来自数据库的各停车场车位的实时信息,包括车位数量、收费标准；利用地图进行停车引导和反向寻车；当用户想要获取某一停车场车位信息时客户端向后台发送请求，后台根据客户端的请求停车场信息的搜索请求来返回给用户具体的停车场信息矩阵，客户端通过该矩阵绘制及渲染出停场车地图；在寻路和反向寻车时客户端也发送给后台请求，后台通过计算调度后返回客户端寻路序列，客户端根据寻路序列绘制出路径。
2.根据权利要求1所述的一种停车位引导系统，其特征在于：所述车位检测装置包括地磁车位探测器、摄像头辅助检测装置、网关设备、数据处理设备，其中：
所述地磁车位探测器由蓄电池供电，与所述网关设备相连，用于检测目标区域内车位的状态信息；通过地面开槽将地磁车位探测器安装于车位入口处；
所述摄像头辅助检测装置由蓄电池供电，与所述网关设备相连，用于检测、校验目标区域内车位的状态信息，检测目标区域内人员、车辆信息；
所述数据处理设备用于处理所述目标区域内车位是否为空、是否正常停入车辆、是否被违规占用；车位附近人员是否为车主或路人、是否为可疑逗留人员，以控制系统各个组件休眠与工作，指示用户当前泊车操作。
3.根据权利要求2所述的一种停车位引导系统，其特征在于：所述摄像头辅助检测装置包括摄像设备、及与摄像设备连接的数据处理设备，其中：
所述摄像设备常闭，车辆经过地磁车位探测器上方，产生有效的脉冲信号，通过无线局域网传输至后台，后台的数据处理设备停止摄像机的休眠模式，将设备激活，辅助检测校验目标车位车辆停泊情况。
4.根据权利要求1所述的一种停车位引导系统，其特征在于：摄像头将监控画面传至后台，在计算机的机器视觉模块检测出无车辆与人员活动的情况下执行休眠操作，数据写入计算机硬盘，摄像头待机；直到有车辆人员活动的情况下，摄像头被激活，重新开启继续工作。
5.根据权利要求1所述的一种停车位引导系统，其特征在于：客户端模块包括停车位置导航APP，停车位置导航APP用于显示区域内空车位点信息，后台收到客户端发出的寻路请求后，后台根据SPFA算法找到离用户当前位置最近的空车位，然后使用A*算法找到推荐空车位与用户目的地最近的路径，并返回给客户端路径序列，两算法皆采用了一些平滑处理使画出的曲线更加平滑；同时本停车位引导系统具备反向寻车服务，具体做法分为两种，使用机器视觉模块的系统直接采用车牌识别，只要用户注册了车牌号即通过车牌识别来定位当前停车场中自己的车辆；不使用机器视觉模块的系统则采用存储一段时间内用户进入停车场的车牌信息，当用户停车后呈现给用户一段时间内在该停车场出现过停车行为的车位列表，用户自行确定所停的车位。
6.根据权利要求1所述的一种停车位引导系统，其特征在于：所述机器视觉模块位于后台计算机服务端，系统基于Python和openCV进行程序设计，步骤包括：(1)设定一个原始的图像；(2)设置拍摄的时间间隔，调用摄像头拍照，将拍摄图像灰度化和高斯滤波处理；(3)利用摄像头拍照检测图像运动，通过findContours检测物体轮廓，通过contourArea计算轮廓面积，调整敏感度计算两图片的差，得到图片变化或者运动，即车位的占用情况是否发生变化。
7.根据权利要求1所述的一种停车位引导系统，其特征在于：系统使用MySQL通过数据结构来组织、存储和管理数据，每个数据库都有一个或多个不同的API用于创建、访问、管理、搜索和复制所保存的数据，系统使用关系型数据库管理系统来存储和管理大数据量，关联数据库将数据保存在不同的表中。
8.根据权利要求1所述的一种停车位引导系统，其特征在于：所述客户端模块，系统的设计架构主要为：(1)软件部分将路径计算和图形渲染放在客户端，将停车地图存取、更新、车牌和停车场匹配操作放在服务端，利用一部分客户端的算力来减轻服务端的计算量；(2)客户端使用Native App框架，调用手机终端的硬件设备使用Android Studio作为App开发的ide，(3)后台整体采用Spring Boot框架，使用Spring MVC作为各类配置文件的框架，使用Spring Data jpa作为后台与数据库交互的开发工具，使用IDEA作为后台程序的开发的ide，使用MySQL作为数据库的开发，支持高并发访问操作，(4)系统主要应用了A*和SPFA算法，依据车主需求，计算最优路径。
9.一种停车位引导方法，其特征在于：首先，用户发起查看当前停车场的请求，发送给服务器自己当前的停车场，请求停车场地图矩阵，服务器收到请求后返回地图矩阵，然后用户发起停车规划的请求，传送给服务器自己当前的位置，请求规划的路径序列，后台收到请求后使用SPFA+A*算法计算后得到最优的路径序列返回给客户端，客户端根据路径序列绘制路线，之后用户根据路线规划路线进行停车，停完车之后车位检测装置检测停车信息同时发给服务器，在数据库中更新信息；最后对于使用机器视觉模块的停车场来讲，直接使用车牌识别定位当前用户停车车位；在没有使用机器视觉模块的系统中，使用传感器通过车位检测装置检测一段时间内存在停车行为的车位列表信息，将该列表信息发送给用户选择确定其所停的车位位置，系统记录该用户车位位置以便在客户离开时帮助客户反向寻车。
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