CN112837538B - 一种车牌云识别相机及补光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车牌云识别相机及补光方法，涉及智能交通与物联网尤其是全自动智慧停车领域，解决了静态交通泊位管理场景下视频识别设备严重依赖市电供电或靠人工定期更换电池续航、低位贴地且光线不足采集车牌图像车牌反光及镜头取景窗易受外界干扰污损导致识别率下降运维频繁的技术问题；所述车牌云识别相机可根据现场实际需要，配置与处理器有线相连的一到两组包括镜头在内的图像传感器组件、补光灯及其控制单元、雷达测距模块及镜头取景窗的保洁单元，低位贴地工作时具备保洁挡板、马达及其驱动控制电路及挡板开合检测辅件，多管齐下保证了全自动智慧停车核心设备能全天候、高可靠、高准确、免维护稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能交通与物联网领域中的全自动智慧停车信息化设备及相关方法，特别是涉及一种用于静态交通管理的车牌云识别相机及补光方法。
背景技术
近几年以来，智慧停车项目得到了社会各界的重视，推广力度与覆盖面也越来越大，司机停车良好习惯培养起来了、泊位周转率提高营商环境改善了、整齐有序的城市停车文明风气也呈现出来了，这些为下一步推广实施全自动智慧停车打下了扎实的基础；目前，在无人值守静态交通停车管理上，有以下几个突出问题亟需克服改进：1.现有视频泊位检测/车牌识别设备当前以市电供电及每3-4个月人工换电池续航两种方式为主，前者开沟挖渠施工量大、协调部门多，后者项目运维投入大管理复杂、部件损耗问题突出；2.鉴于当前业内相关视频识别类产品基本为市电供电的高功耗产品，能满足太阳能供电日常无须人工更换电池的图像传感器组件方案如凤毛麟角无以借鉴，如现有新型专利“一种车位型路侧设备”（授权公告号：CN 206574141 U）及“一种精简化车位型路侧设备”（授权公告号：CN212809295 U）所公开的技术方案中，没有详细披露图像传感器组件的最优组合及相关工程方法，是故亟需进一步优化完善；3.为了减少对行人、市容市貌的影响，现有车牌视频识别类产品由离地1 - 5米下降到不足0.4米贴近地面采集车牌图像，在光线不足没开补光灯、或开了补光灯但采用的是与镜头同向的直射光补光时，车牌反光严重难以消除，导致识别精度降低，需要对车牌及场地特点、反光成因等作深入研究，提出有效方案予以解决；4.现有产品在贴近地面采集车牌图像时，基本上没有镜头取景窗保洁方面的设计考虑，如公开资料“用于采集车辆信息的摄像装置”（发明专利申请号：201910842808.7），其面板防拆防盗性能不足且易于藏污纳垢、核心部件隐秘性差易被破坏或施行交易欺诈作弊逃费，相关产品在落地使用之后其镜头视窗常被泥沙杂物粘附遮挡、受环卫洒水车喷溅蒙蔽，这一系列问题致使车牌识别误判频繁必需要人工介入处理，项目实施效果大打折扣；凡此种种，均亟待克服解决，需要对现有技术方案做出优化改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种车牌云识别相机及补光方法，具体方案是：
提出一种贴近地面采集泊位车牌图像时抑制车牌反光的补光方法，包括如下步骤：
A-1. 设置目标中心点：基于现场一定数量有代表性的停车实例，测量、统计、计算在需要采集车牌图像时刻所出现的各个车牌中心的三维坐标并最终求得所有样本在三维坐标系上的平均值，以此得到目标中心点；
B-1. 设置图像采集处理设备，其至少包括：处理器、包含镜头在内的图像传感器组件、补光灯及其控制单元；所述补光灯与镜头的距离不少于0.21米；
C-1. 所述镜头中轴线须穿过所述目标中心点半径0.35米内的球形空间；设所述目标中心点与所述补光灯垂直地面的投影点分别为P1及P3，P1与P3连线的中点为P2，P2与P3连线的中点及长度分别为P0与Dp，则所述补光灯其光束的中轴线，须与以P0为圆心、Dp为直径的圆形地平面相交；
D-1. 在采集图像阶段，若需预先开启补光灯则所述处理器先通过所述补光灯控制单元打开所述补光灯，所述处理器通过所述图像传感器组件采集图像数据，采集完成后关闭已打开的补光灯。
更进一步地，上述步骤A-1中，还包括：所述图像采集处理设备，为车位型路侧设备或车牌云识别相机。
然后，设计、使用所述补光方法制成的一种太阳能车牌云识别相机，贴近地面固定于泊位路牙侧面，配置与处理器有线相连的一到两组包括镜头在内的图像传感器组件、补光灯及其控制单元、雷达测距模块及镜头取景窗的保洁单元；每组内镜头与补光灯之间的距离大于0.21米的最低要求而达到0.27米，所述补光灯安装固定于补光灯孔上，其光束中轴线并非直接打向目标中心点，而是先打到近处地面上，再依靠地面反射光对目标车牌进行补光以抑制车牌反光；所述雷达测距模块装设于雷达安装槽内，其探测范围分别与同组所述镜头视野交叠；所述镜头通过组合支座防水安装固定于镜头孔周围的内壁上，总成搭配一起的还有图像传感器组件内其余部件及相应的镜头取景窗保洁单元；所述镜头前面配置有高透光的镜头取景窗及相应的保洁挡板；图像数据采集处理主控板通过接插件有线连接内部相关部件，通过收发天线与云平台及关联外部设备无线连接；
所述保洁单元包括：镜头取景窗的保洁挡板、马达及其驱动控制电路、挡板开合检测辅件；所述驱动控制电路与所述处理器有线相连；在采集图像数据前，在所述挡板开合检测辅件参与联动并提供预定敞开位置行程检测信号的前提下，所述处理器通过所述马达驱动控制电路运转马达，以直接或间接带动所述保洁挡板向预定敞开位置方向打开，在收到所述敞开位置行程检测信号时立即进行图像数据采集工作；在完成图像数据采集后，在所述挡板开合检测辅件参与联动并提供预定关停位置行程检测信号的前提下，所述处理器通过所述马达驱动控制电路运转马达，以直接或间接带动所述保洁挡板向预定关停位置方向闭合，在收到所述关停位置行程检测信号时立即控制停止马达运转；所述直接带动，乃所述马达直接带动所述保洁挡板开合，所述马达要往两个方向运转，相应要配套两个行程检测开关作为挡板开合检测辅件；所述间接带动，乃所述挡板开合检测辅件由辅件1、辅件2两部分构成，其中辅件1有一个带动轴与所述保洁挡板相连、有一条半圈沟槽作为行程检测开关触发之用、有一个传动孔套在所述马达的转动轴上；所述辅件2是一个行程检测开关，其通过触点与所述半圈沟槽互动产生按压/释放触发信号，并通过信号引脚输出到所述处理器，从而实现闭环控制，所述马达仅需往一个方向运转即可；
所述太阳能车牌云识别相机使用太阳能为设备内部负载提供电能，具体为：使用n组顺序串联的太阳能电池板和能量采集芯片、m个储能器件、i组顺序串联的后备电池和二极管、j个稳压器，其中n、m、i、j为大于等于1的正整数；所述储能器件的充放电端并联在一起，所述能量采集芯片的输入端与同组所述太阳能电池板正极有线相连、输出端与所述储能器件的充放电端有线相连，所述二极管的阳极与同组所述后备电池的正极有线相连、阴极与所述储能器件的充放电端有线相连，所述稳压器的输入端与所述储能器件的充放电端有线相连、输出端以常态输出及受控输出两种形式对负载供电。
进一步地，所述雷达测距模块，是一个工作在24GHz或77GHz 频段的可对近距离目标物体进行距离测量的包含天线与微波信号处理部分及中频信号处理部分的专用部件；所述雷达测距模块的天线与微波信号处理部分，为24GHz或77GHz雷达测距传感器；所述雷达测距模块的中频信号处理部分，可通过接口由所述处理器完成目标距离计算，或通过内置MCU完成目标距离计算后向所述处理器输出结果。
所述太阳能电池板，为单晶硅、多晶硅或非晶硅太阳能电池板；所述能量采集芯片，具有MPPT最大功率点跟踪、控制功能，并具备微瓦级能量采集能力及低功耗特性；所述储能器件，为电池电容器、超级电容、复合电容、可充电锂电池或薄膜电池；所述后备电池，为锂电池或石墨烯电池。
优选地，所述能量采集芯片，为 TI 公司的 BQ25505或BQ25504、 LINEAR 公司的LTC3105 或 MAXIM 公司的 MAX17710；所述二极管，为BAT54低压差及低反向电流的肖特基二极管；所述稳压器，为TI公司的TPS63900、TPS63030、TPS63000、TPS61230 DC/DC降压-升压转换器、TPS78233超低功耗LDO芯片或RICHTEK立锜的RT9013线性稳压器；所述太阳能电池板的输出电压值若低于预设阈值时，可作为采集图像时需预先开启补光灯的依据。
所述图像传感器组件，包括：光圈F1.4—F1.0、焦距4mm或6mm的M12接口规格定焦镜头、GalaxyCore格科微电子的GC0403 1/3 英寸768 x 576分辨率 CMOS图像传感器、连接所述图像传感器的自动曝光自动白平衡相机控制器芯片；所述相机控制器芯片连接所述处理器以提供满足车牌识别、取证备案和/或车辆占位图像检测所需的图像数据，并由所述处理器使用4G无线通讯模块的收发天线发送至所述云平台；所述补光灯及其控制单元，为可见光LED照明灯及其驱动控制电路。
优选地，上述相机控制器芯片，为SONIX松翰科技的SN9C2730、SN9C5286或ZX303。
同现有技术相比较，本发明一种车牌云识别相机及补光方法，具有如下技术效果：1.提出了一种可使用再生能源（太阳能）供电的图像传感器组件、及建基于该组件的车牌云识别相机，解决了静态交通泊位管理场景下视频识别设备严重依赖市电供电或靠人工定期更换电池续航的困境，本发明可大幅节约各项工程建设成本及运营投入；2.针对应用场景特点，优选使用了大光圈定焦镜头成倍加大通光量、优选使用了大尺寸像素的CMOS图像传感器提升弱光感应效果，这些举措能大幅减少补光灯亮度、使用次数及由此造成的电能消耗，同时也从成像角度保证了车牌这一视觉中心清晰锐利细节丰富、而其它无关紧要的旁枝末节则虚化消融，车牌识别速度与精度可获双重提升；此外，所优选的CMOS图像传感器及相机控制器芯片其功耗极低、单帧图像数据量不大，既大大节约了无线传输流量，也节约了云平台存储空间，非常适合即装即用灵活部署的各式智能交通业务场景，为原有技术方案找到了新的出路与应用突破方向；3.本发明提出了一种利用地面漫反射光补光而非直射光补光的构思来抑制车牌反光，该方法解决了低位图像采集车牌反光的老大难问题，夜间抓拍图片可用性大幅提高；同时，通过设置镜头中轴线尽量指向车牌目标中心点，此举可以获得车牌畸变小、字符细节好分辨率高、字符与底色对比度大等实施效果；4. 针对性的提出了一套完整的镜头取景窗保洁方法，该方法可减免贴地应用时取景窗环境污染或人为破坏，大幅降低运维投入，让车牌识别效果更有保障；同时，本发明无论在电路结构还是产品结构，均支持一组或多组镜头组合以一物多用提高资源利用率、加大覆盖、提升性能，并更好地匹配于应用场景以及业务需求，多管齐下保证全自动智慧停车核心设备能高稳定高可靠长时间正常工作。
附图说明
图1是本发明中镜头取景窗保洁单元结构原理示意图；
图2是本发明使用太阳能供电结构原理示意图；
图3是本发明无线连接方面的结构原理示意图；
图4是本发明实施例中所优选的图像传感器组件结构原理示意图；
图5是本发明一种太阳能车牌云识别相机产品结构图；
图6是本发明实施例中抑制车牌反光现场设备安装布局立体图；
图7是本发明实施例一中的非字型泊位现场设备安装布局平面图；
图8是本发明实施例中镜头取景窗保洁相关部件空间结构示意图；
图9是本发明实施例中的组合支座及使用状态中轴线剖面图；
图10是本发明实施例中镜头取景窗保洁相关的挡板开合检测辅件外观图；
图11是本发明实施例中镜头取景窗保洁行程检测信号产生原理示意图；
图12是本发明实施例中镜头取景窗保洁挡板升降效果图；
图13是本发明实施例中马达直接带动保洁挡板开合的结构原理示意图；
图14是本发明实施例二中的一字型泊位现场设备安装布局平面图。
实施方式
现首先具体介绍本发明一种太阳能车牌云识别相机在本实施例中其结构特点及工作机理，然后再依非字型泊位、一字型泊位路侧马路牙上采集处理车辆图像两个实施例，作进一步详细说明。
为克服现有技术的不足，本实施例设备不采用前侧面板设计方案，改采组合支座内部总成方案解决开篇所列举的种种结构性问题，具体为：如图5上所示，为本发明一种太阳能车牌云识别相机在本实施例中的产品结构图，该设备可根据现场实际需要，配置与处理器1020有线相连的一到两组图像传感器组件、补光灯及其控制单元、雷达测距模块及镜头取景窗保洁单元（注：第二组部件的编号方法为第一组编号后面加上‘-j2’以作区隔，以此类推）；图中镜头1（以下简称“J1”）与补光灯1（以下简称“B1”）联合为一组、镜头2（以下简称“J2”）与补光灯2（以下简称“B2”）则联合为另一组，每组内镜头与补光灯之间的实际距离大于0.21米达到0.27米，漫反射补光效果更佳，请结合图6，图中补光灯B2其光束中轴线并非直接打向目标中心点，而是先打到近处地面（图上所标注“光束中轴线落地点”）上，再依靠地面反射光对目标车牌进行补光，有别于直射补光，该方法不会引发车牌底色的刺眼反射光斑，从而达到抑制车牌反光的效果；从内部结构看，如图5中所示，整个产品有三个安装孔A、B、C，其用于把产品固定于泊位路牙侧面，而雷达1安装槽与雷达2安装槽则用于装设雷达测距模块16与16-j2之用，空间布局上雷达的探测范围分别与其下面的镜头J1与J2的视野交叠；J1与J2通过组合支座99以及99-j2分别防水安装固定于J1孔、J2孔周围的内壁上，总成搭配一起的还有图像传感器组件内内其余部件及相应的取景窗保洁单元30；补光灯1、2则分别安装固定于B1孔、B2孔上；此外，根据现场情况，可加装橡胶护垫1和2，以进一步为设备提供更高级别的防护；结合图9所示，所述镜头J1及镜头J2前面配置有高透光的镜头取景窗及相应的保洁挡板3001及3001-j2，设备一体成型简洁流畅，不存在藏污纳垢之处，倘若连保洁挡板都与壳体颜色一致，则产品外观上核心部件几乎消隐无踪、外部拆解无从下手、逃费作弊难以得逞；如图5下所示，搭载所述处理器1020的图像数据采集处理主控板MB平卧在图像传感器组件191-j2下方，通过接插件有线连接内部相关部件，通过4G无线通讯模块的收发天线1221及2.4GHz 无线收发器的收发天线1222与云平台及关联外部设备无线连接（如图3所示）；
如图2所示，所述太阳能车牌云识别相机使用太阳能为设备内部负载提供电能，具体为：使用n组顺序串联的太阳能电池板5和能量采集芯片6、m个储能器件7、i组顺序串联的后备电池4和二极管8、j个稳压器9，其中n、m、i、j为大于等于1的正整数；所述储能器件7的充放电端并联在一起，所述能量采集芯片6的输入端与同组所述太阳能电池板5正极有线相连、输出端与所述储能器件7的充放电端有线相连，所述二极管8的阳极与同组所述后备电池4的正极有线相连、阴极与所述储能器件7的充放电端有线相连，所述稳压器9的输入端与所述储能器件7的充放电端有线相连、输出端以常态输出及受控输出两种形式对负载供电；所述太阳能电池板5，为单晶硅、多晶硅或非晶硅太阳能电池板；所述能量采集芯片6，具有MPPT最大功率点跟踪、控制功能，并具备微瓦级能量采集能力及低功耗特性；所述储能器件7，为电池电容器、超级电容、复合电容、可充电锂电池或薄膜电池；所述后备电池4，为锂电池或石墨烯电池；优选地，本实施例中n、j均为3，m为4、i为 2，其中稳压器9输出设置一组即9-1为常态输出作为日常供电、两组即9-2、9-3为受控输出以在需要时驱动负载，最大程度上节省功耗；同时，上述能量采集芯片6选用性价比最高的TI 公司的 BQ25505、上述二极管8选用BAT54低压差及低反向电流的肖特基二极管、上述稳压器9-1选用低温性能最好的TI公司的TPS63900 DC/DC降压-升压转换器、9-2以及9-3可选用TI公司的TPS63030、TPS63000、TPS61230 DC/DC降压-升压转换器、TPS78233超低功耗LDO芯片或RICHTEK立锜的RT9013线性稳压器；上述后备电池4及储能器件7分别选用惠州亿纬锂能公司的ER34615及SPC1550、太阳能电池板5采用户外能效最高的单晶硅太阳能电池板；如图5下所示，主控板MB左侧有4-1、4-2两节19Ah大容量后备锂电池，n节太阳能电池板依据前述n定为3，每节连接一片BQ25505向4节并联的SPC1550充电（编号依次为7-1、7-2、7-3、7-4），为设备内部负载提供源源不绝的电能，无须再投入额外的人力物力去定期更换电池。
上述雷达测距模块16，是一个工作在24GHz或77GHz 频段的可对近距离目标物体进行距离测量的包含天线与微波信号处理部分及中频信号处理部分的专用部件；所述雷达测距模块的天线与微波信号处理部分，为24GHz或77GHz雷达测距传感器，作为最优，本实施例采用工艺成熟稳定功耗又较低的24GHz雷达测距传感器并搭配专用MCU在完成目标距离计算后向所述处理器1020输出结果。
上述图像传感器组件191，包括：光圈F1.4—F1.0、焦距4mm或6mm的M12接口规格定焦镜头、GalaxyCore格科微电子的GC0403 1/3 英寸768 x 576分辨率 CMOS图像传感器、连接所述图像传感器的SONIX松翰科技的SN9C2730、SN9C5286或ZX303自动曝光自动白平衡相机控制器芯片；所述相机控制器芯片通过USB2.0高速端口使用UVC接口协议连接所述处理器1020，由所述处理器1020使用所述4G无线通讯模块1211及其收发天线1221向所述云平台提供满足车牌识别和/或车辆占位检测所需的图像数据；优选地，如图4所示，本实施例采用匹配场景度最高的焦距4mm光圈F1.2定焦镜头1911、GC0403 CMOS图像传感器1912、及SN9C5286相机控制器芯片1913；所述补光灯及其控制单元193，为可见光LED照明灯及其驱动控制电路。
1.实施例一：应用于非字型泊位
在非字型泊位中，车辆左右相接密度较大，泊位一般装设限位器，车辆停靠位置相对统一、规范；同时，泊位进出车状态变化日常主要使用与该泊位相关联的太阳能车牌云识别相机101其内置的作用于对应泊位的雷达测距模块16进行跟踪探测，也可以进一步使用安装在泊位规定位置的车辆检测器103所提供的车辆到达离开无线信息，更可以定时拍照上传云平台进行车牌识别、取证备案和/或车辆占位图像检测，多种可选手段相得益彰共同提升识别准确率；为了抑制车牌反光，如图7所示，产品落地前先进行目标中心标定与参数确认，具体为：
A-1. 设置目标中心点：基于现场一定数量有代表性的停车实例，测量、统计、计算在需要采集车牌图像时刻所出现的各个车牌中心的三维坐标并最终求得所有样本在三维坐标系上的平均值，以此得到目标中心点104（图中的最左侧的小三角符号），因该处车尾车牌占比大，该点离地高度为0.6米（若是车头车牌居多，该点离地高度一般为0.4米）；
B-1. 设置太阳能车牌云识别相机101，其包括：处理器1020、包含镜头J1在内的图像传感器组件191、补光灯B1及其控制单元193；所述补光灯B1与镜头J1的距离为0.27米（如前述）；
C-1. 所述镜头J1中轴线105穿过所述目标中心点104半径0.35米的球形空间；如图7所示，设所述补光灯B1垂直地面的投影点为P3，P1与P3连线的中点为P2，P2与P3连线的中点及长度分别为P0与Dp，本实施例中所述补光灯B1其光束的中轴线与以P0为圆心、Dp为直径的圆形地平面106相交。
在上述抑制车牌反光措施落实到位之后，为了克服贴地低位工作所带来的防尘防水难题，如图1所示，上述太阳能车牌云识别相机还须进一步配套：镜头取景窗的保洁挡板3001、马达及其驱动控制电路3002、挡板开合检测辅件3003。
由图8、图9左所示，镜头J1前面为镜头取景窗，它是一种高透光的光学玻璃，长期暴露在外，尤其是高污染的地面，没有保洁措施的话，后果可想而知；本实施例在取景窗前面加上了一块透明保洁挡板3001，其通过马达3002及挡板开合检测辅件3003-1 联合带动；所述处理器1020在挡板开合检测辅件3003-2提供行程检测信号的前提下，任何时候均可按需驱动马达来控制挡板开合，该机制能克服了取景窗易受污染的老大难问题，原理为：如图10所示，挡板开合检测辅件由3003-1、3003-2两部分构成，其中3003-1有一个带动轴3003-11与所述保洁挡板3001相连、有一条半圈沟槽3003-12作为行程检测开关触发之用、有一个传动孔3003-13套在所述马达3002的转动轴上；3003-2是一个行程检测开关，其通过触点3003-21与所述半圈沟槽3003-12互动产生按压/释放触发信号，并通过信号引脚3003-22输出到所述处理器1020，从而实现闭环控制。
本实施例一设备完整的工作流程，如图7、图1及图2所示，为：
1、稳压器9-1通过常态输出1供电所述处理器1020，其根据独立安装于车位规定位置的车辆检测器103通过2.4GHz无线收发器1212及其收发天线1222传送过来的车辆到达或离开信息，及使用所述雷达测距模块16定时探测车辆所采集到的内部输入信息，经综合运算处理生成图像抓拍启动信号后，根据规定流程先后使用稳压器9-2、9-3向马达驱动控制电路3002、补光灯及其控制单元193、图像传感器组件191、4G无线通讯模块1211输出供电电源以使其受控工作；
2、图中车辆100进入左侧泊位停靠，受限位器102制约停定在泊位上，立即触发车辆检测器103发出车到达数据到其所关联的车牌云识别相机101中、和/或触发雷达测距模块16探测到车到达，相机101经综合运算处理若得出图像采集启动信号，运行下述步骤3-5后转入休眠状态以节约能源；
3、进入采集图像阶段，先检测并判断太阳能电池板5-1、5-2、5-3的输出电压平均值是否低于预设阈值以决定是否需要在采集图像数据前打开补光灯B1；在所述挡板开合检测辅件3003-1及3003-2参与联动并提供预定敞开位置行程检测信号1的前提下，所述处理器1020通过所述马达驱动控制电路运转马达3002，通过3003-1间接带动所述保洁挡板3001向预定敞开位置方向打开，如图11及图12左所示，在处理器1020收到所述检测信号1时立即进行图像数据采集工作，具体为：若需要打开补光灯B1时，所述处理器1020先通过所述补光灯控制单元193打开所述补光灯B1，现场景象通过4mm F1.2定焦镜头1911投射到GC0403图像传感器1912上成像并进一步在SN9C5286相机控制器芯片1913上进行自动曝光自动白平衡等处理，通过USB2.0高速端口使用UVC接口协议向所述处理器1020提供图像帧数据后，关闭已打开的补光灯B1；
4、在完成图像数据采集后，在所述挡板开合检测辅件3003-1及3003-2参与联动并提供预定关停位置行程检测信号2的前提下，所述处理器1020继续通过所述马达驱动控制电路运转马达3002，通过3003-1间接带动所述保洁挡板3001向预定关停位置方向闭合，如图11及图12右所示，在收到所述检测信号2时立即停止马达运转，使保洁挡板3001封闭保护J1镜头取景窗；
5、处理器1020使用4G无线通讯模块1211及其收发天线1221向所述云平台提供包含满足车牌识别、取证备案和/或车辆占位图像检测所需图像信息在内的上报数据；
6、车辆100离开泊位，立即触发车辆检测器103发出车离开数据到其所关联的车牌云识别相机101中、和/或触发雷达测距模块16探测到车离开，相机101经综合运算处理若得出图像采集启动信号，运行上述步骤3-5后转入休眠状态以节约能源；
7、 白天太阳能电池板5通过能量采集芯片6对储能器件7进行MPPT高效充电，日常电能充沛足以满足所需；极端情况下，万一遇到太阳能充电不足、储能器件7电压低于预设阈值的情况时，后备电池4会通过二极管8对储能器件7进行充电，以此维持设备能够长时间不间断可靠运行。
上述介绍了一种处理器1020通过马达驱动控制电路运转马达3002、马达通过挡板开合检测辅件3003-1间接带动保洁挡板3001开合的方法，此方法优点是仅需一个行程检测开关3003-2以及马达3002仅需往一个方向运转即可，缺点是间接带动使用时间长频次高有磨损风险；另一种可选方案是处理器1020通过马达驱动控制电路运转马达3002、马达3002直接带动保洁挡板3001开合的方法，此方法优点是直接带动几乎不存在磨损风险也无须使用上述挡板开合检测辅件3003-1，缺点是马达3002要往两个方向运转，同时要配套两个行程检测开关3003-201和3003-202，如图13所示，其它方面大致相同在此不再展开说明。
2.实施例二：应用于一字型泊位
在一字型泊位中，车辆首尾相接，泊位一般不设限位器，车辆停靠位置不固定但会有一个相对范围；如图14所示，太阳能车牌云识别相机101部署于泊位前后分界线与路牙线相交之处的地面上，顺向停车前提下，采用J1与B1联合作用于前泊位的车尾车牌、而J2与B2则联合作用于后泊位的车头车牌；同时，与实施例一类似，前泊位进出车状态变化日常主要使用与该泊位相关联的太阳能车牌云识别相机101其内置的作用于该泊位的雷达测距模块16进行跟踪探测，而后泊位进出车状态变化日常使用与该泊位相关联的相机101其内置的作用于该泊位的雷达测距模块16-j2进行跟踪探测，如图9右所示；也可以进一步使用安装在前、后泊位规定位置的车辆检测器113、123所提供的车辆到达离开无线信息，更可以定时对前、后泊位拍照上传云平台进行车牌识别、取证备案和/或车辆占位图像检测，多种可选手段相得益彰共同提升识别准确率；特别地，也可以设置一种关联机制，把相邻太阳能车牌云识别相机相互配置为关联外部设备，查漏补缺、灵活机动以更好的适应现场各种不规范停车姿态变化、克服盲区、相互联动，进一步拓展、提升产品综合识别效能，在此不再特别展开细述；为了抑制车牌反光，产品落地前先进行目标中心标定与参数确认，具体为：
A-1. 设置前、后泊位目标中心点：基于现场一定数量有代表性的停车实例，测量、统计、计算在需要采集车牌图像时刻所出现的各个车牌中心的三维坐标并最终求得所有样本在三维坐标系上的平均值，以此得到目标中心点1041及1042（图中的前后泊位里面的小三角符号），其中1041离地高度为0.6米，1042离地高度为0.4米；
B-1. 设置太阳能车牌云识别相机101，其包括：处理器1020、归入第一组的包含镜头J1在内的图像传感器组件191、补光灯B1及其控制单元193、归入第二组的包含镜头J2在内的图像传感器组件191-j2、补光灯B2及其控制单元193-j2；所述补光灯B1与镜头J1、补光灯B2与镜头J2的距离均为0.27米（如前述）；
C-1. 所述镜头J1中轴线115穿过所述目标中心点1041半径0.35米的球形空间，而镜头J2中轴线125则穿过所述目标中心点1042半径0.35米的球形空间；如图14所示，设所述目标中心点1041与所述补光灯B1垂直地面的投影点分别为P1及P3，P1与P3连线的中点为P2，P2与P3连线的中点及长度分别为P0与Dp，本实施例中所述补光灯B1其光束的中轴线与以P0为圆心、Dp为直径的圆形地平面116相交；同理，设所述目标中心点1042与所述补光灯B2垂直地面的投影点分别为Q1及Q3，Q1与Q3连线的中点为Q2，Q2与Q3连线的中点及长度分别为Q0与Dq，本实施例中所述补光灯B2其光束的中轴线与以Q0为圆心、Dq为直径的圆形地平面126相交。
在上述抑制车牌反光措施落实到位之后，为了克服贴地低位工作所带来的防尘防水难题，如图1所示，上述太阳能车牌云识别相机还须进一步配套：归入第一组的对应镜头J1的镜头取景窗的保洁挡板3001、马达及其驱动控制电路3002、挡板开合检测辅件3003（具体为3003-1以及3003-2）；归入第二组的对应镜头J2的镜头取景窗的保洁挡板3001-j2、马达及其驱动控制电路3002-j2、挡板开合检测辅件3003-j2(具体为3003-1-j2以及3003-2-j2)；第二组其组合支座99-j2的总成图可参见图9右所示，第一组与此类同。
第一组完整的工作流程在实施例一中已作详述；第二组与第一组工作流程类同，在此也不在赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种贴近地面采集泊位车牌图像时抑制车牌反光的补光方法，其特征在于，包括如下步骤：
A-1. 设置目标中心点：基于现场一定数量有代表性的停车实例，测量、统计、计算在需要采集车牌图像时刻所出现的各个车牌中心的三维坐标并最终求得所有样本在三维坐标系上的平均值，以此得到目标中心点；
B-1. 设置图像采集处理设备，其至少包括：处理器、包含镜头在内的图像传感器组件、补光灯及其控制单元；所述补光灯与镜头的距离不少于 0.21 米；
C-1. 所述镜头中轴线须穿过所述目标中心点半径 0.35 米内的球形空间；设所述目标中心点与所述补光灯垂直地面的投影点分别为 P1 及 P3，P1 与 P3 连线的中点为 P2，P2 与 P3 连线的中点及长度分别为 P0 与 Dp，则所述补光灯其光束的中轴线，须与以 P0为圆心、Dp 为直径的圆形地平面相交；
D-1. 在采集图像阶段，若需预先开启补光灯则所述处理器先通过所述补光灯控制单元打开所述补光灯，所述处理器通过所述图像传感器组件采集图像数据，采集完成后关闭已打开的补光灯。
2.如权利要求 1 所述的一种贴近地面采集泊位车牌图像时抑制车牌反光的补光方法，其特征在于，还包括：所述步骤 B-1 中，所述图像采集处理设备，为车位型路侧设备或太阳能车牌云识别相机。
3.如权利要求 1 所述补光方法制成的一种太阳能车牌云识别相机，其特征在于：
产品贴近地面固定于泊位路牙侧面，配置与处理器有线相连的一到两组包括镜头在内的图像传感器组件、补光灯及其控制单元、雷达测距模块及镜头取景窗的保洁单元；每组内镜头与补光灯之间的距离大于 0.21 米的最低要求而达到 0.27 米，所述补光灯安装固定于补光灯孔上，其光束中轴线并非直接打向目标中心点，而是先打到近处地面上，再依靠地面反射光对目标车牌进行补光以抑制车牌反光；所述雷达测距模块装设于雷达安装槽内，其探测范围分别与同组所述镜头视野交叠；所述镜头通过组合支座防水安装固定于镜头孔周围的内壁上，总成搭配一起的还有图像传感器组件内其余部件及相应的镜头取景窗保洁单元；所述镜头前面配置有高透光的镜头取景窗及相应的保洁挡板；图像数据采集处理主控板通过接插件有线连接内部相关部件，通过收发天线与云平台及关联外部设备无线连接；
所述保洁单元包括：镜头取景窗的保洁挡板、马达及其驱动控制电路、挡板开合检测辅件；所述驱动控制电路与所述处理器有线相连；在采集图像数据前，在所述挡板开合检测辅件参与联动并提供预定敞开位置行程检测信号的前提下，所述处理器通过所述马达驱动控制电路运转马达，以直接或间接带动所述保洁挡板向预定敞开位置方向打开，在收到所述敞开位置行程检测信号时立即进行图像数据采集工作；在完成图像数据采集后，在所述挡板开合检测辅件参与联动并提供预定关停位置行程检测信号的前提下，所述处理器通过所述马达驱动控制电路运转马达，以直接或间接带动所述保洁挡板向预定关停位置方向闭合，在收到所述关停位置行程检测信号时立即控制停止马达运转；所述直接带动，乃所述马达直接带动所述保洁挡板开合，所述马达要往两个方向运转，相应要配套两个行程检测开关作为挡板开合检测辅件；所述间接带动，乃所述挡板开合检测辅件由辅件 1、辅件 2 两部分构成，其中辅件 1有一个带动轴与所述保洁挡板相连、有一条半圈沟槽作为行程检测开关触发之用、有一个传动孔套在所述马达的转动轴上；所述辅件 2 是一个行程检测开关，其通过触点与所述半圈沟槽互动产生按压/释放触发信号，并通过信号引脚输出到所述处理器，从而实现闭环控制，所述马达仅需往一个方向运转即可；
所述太阳能车牌云识别相机使用太阳能为设备内部负载提供电能，具体为：使用 n 组顺序串联的太阳能电池板和能量采集芯片、m 个储能器件、i 组顺序串联的后备电池和二极管、j个稳压器，其中 n、m、i、j 为大于等于 1 的正整数；所述储能器件的充放电端并联在一起，所述能量采集芯片的输入端与同组所述太阳能电池板正极有线相连、输出端与所述储能器件的充放电端有线相连，所述二极管的阳极与同组所述后备电池的正极有线相连、阴极与所述储能器件的充放电端有线相连，所述稳压器的输入端与所述储能器件的充放电端有线相连、输出端以常态输出及受控输出两种形式对负载供电。
4.如权利要求 3 所述的一种太阳能车牌云识别相机，其特征在于：所述雷达测距模块，是一个工作在 24GHz 或 77GHz 频段的可对近距离目标物体进行距离测量的包含天线与微波信号处理部分及中频信号处理部分的专用部件；所述雷达测距模块的天线与微波信号处理部分，为 24GHz 或 77GHz 雷达测距传感器；所述雷达测距模块的中频信号处理部分，可通过接口由所述处理器完成目标距离计算，或通过内置 MCU 完成目标距离计算后向所述处理器输出结果。
5.如权利要求 3 所述的一种太阳能车牌云识别相机，其特征在于：所述太阳能电池板，为单晶硅、多晶硅或非晶硅太阳能电池板；所述能量采集芯片，具有 MPPT 最大功率点跟踪、控制功能，并具备微瓦级能量采集能力及低功耗特性；所述储能器件，为电池电容器、超级电容、复合电容、可充电锂电池或薄膜电池；所述后备电池，为锂电池或石墨烯电池。
6.如权利要求 5 所述的一种太阳能车牌云识别相机，其特征在于：所述能量采集芯片，为TI 公司 的BQ25505 或 BQ25504 、LINEAR 公 司 的LTC3105 或MAXIM 公 司 的MAX17710；所述二极管，为 BAT54 低压差及低反向电流的肖特基二极管；所述稳压器，为TI公司的 TPS63900、TPS63030、TPS63000、TPS61230 DC/DC 降压-升压转换器、TPS78233超低功耗 LDO 芯片或 RICHTEK 立锜的 RT9013 线性稳压器；所述太阳能电池板的输出电压值若低于预设阈值时，可作为采集图像时需预先开启补光灯的依据。
7.如权利要求 3 所述的一种太阳能车牌云识别相机，其特征在于：所述图像传感器组件，包括：光圈 F1.4—F1.0、焦距 4mm 或 6mm 的 M12 接口规格定焦镜头、GalaxyCore 格科微电子的 GC0403 1/3 英寸 768 x 576 分辨率CMOS 图像传感器、连接所述图像传感器的自动曝光自动白平衡相机控制器芯片；所述相机控制器芯片连接所述处理器以提供满足车牌识别、取证备案和/或车辆占位图像检测所需的图像数据，并由所述处理器使用 4G 无线通讯模块的收发天线发送至所述云平台；所述补光灯及其控制单元，为可见光 LED 照明灯及其驱动控制电路。
8.如权利要求 7 所述的一种太阳能车牌云识别相机，其特征在于：所述相机控制器芯片，为 SONIX 松翰科技的 SN9C2730、SN9C5286 或 ZX303。
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