CN113392799A - 一种基于共享单车调配优化的目标检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于摄像头的共享单车检测管理系统与方法，通过数据收集单元从道路监控系统中采集共享单车停放的现场信息，以及将采集到的共享单车停放的现场信息传递给图像处理模块；图像处理单元根据所述数据收集模块采集的共享单车停放的现场信息，识别单车停放信息；再将所述图像处理单元识别的单车停放信息输出至政府单位和/或单车公司以进行辅助决策单车的调度策略。通过本发明解决了共享单车造成的交通隐患和共享单车违规造成的财产损失，提高了利用率；以及通过合理管制，减少了共享单车浪费造成的环境污染。

Description

一种基于共享单车调配优化的目标检测方法

技术领域

本发明涉及共享单车技术领域，具体涉及一种基于摄像头的共享单车检测管理系统与方法。

背景技术

共享单车的便利性有目共睹，但人们更加关注自身的便利而经常忽略了对社会的影响。许多共享单车在使用完便被人随意放置，十分混乱，不仅会影响市容，而且单车长时间的占据人行道甚至盲道和车道城市添堵的问题,会影响行人，行车的出行。同时也存在“多米诺骨牌”现象。一旦一辆车没放好，一排车将都倒下。

现今相关部门难以监管违规停放的共享单车及追责相关的企业，而单车企业由于成本问题也不愿意管理车辆的违规停放，这就在一定程度上加剧了违停的情况。由于监管的成本和难度，政府一般对“违规停放车辆”进行集中清运，集中到临时停放点且由于违规车辆在堆放及单车搬运过程中出现会损坏，而随着规模化带来的生产成本的降低，则是共享单车公司们“无动于衷”的重要原因。所以共享单车企业并不愿意取回“违规停放车辆”。这就造成了大量共享单车的浪费。

以及部分共享单车因老化严重，无法使用，或是被人恶意损坏，被居民遗弃，随地乱扔，没人管理，也破坏环境。单车上破旧的零件散落会造成塑料污染及重金属污染，危及环境。

为了对共享单车的管理，在更早的时候，常见的公共自行车系统是有桩式单车，针对固定的站点、固定的桩位，对单车进行调度优化。而新型共享单车，无固定的无桩位限制以及存在部分故障车辆，这些新特点对调配优化模型提出了更高的要求。近几年随着共享单车的普及，已有不少针对共享单车的调度方案。共享单车调度问题一般是看作典型的NP-hard问题，用传统数学模型求出最优解，比如动态规划和割平面法。

在解决调度问题时，大部分模型是基于GIS获取数据，从空间数据中获取共享单车位置、分布信息并进行分析，合理安排共享单车的投放区域和密度。再将GIS数据以Web的形式展现给用户，将单车信息数据展示在地图中，绘出停车热力图，即wed GIS技术。共享单车管理员可以根据区域内用户停车热力点分析指挥相应的“运车人”进行适当调度。这种方式有效可行，但是这些数据一般仅在公司内部公布，这种调度方法也只能仅适用于某一公司内部管理人员。

另外一些模型基于RFID射频标识/电子标签技术获取数据。一个 RFID应用系统一般由四个部分组成,分别是贴在物体上的电子标签、识别物体的标签阅读器、处理读取数据的后台服务器,以及标签与阅读器上进行数据传输的天线。因此可以利用射频信号自动识别目标对象并获取相关数据信息。但这种方法的空间数据定位无法做到准确可靠，也无法统筹管理所有品牌的单车。

发明内容

本发明提供一种基于摄像头的共享单车检测管理系统与方法，旨在解决的技术问题之一是：降低共享单车违规停放造成的交通隐患和减少共享单车违规停放造成的财产损失。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于摄像头的共享单车检测管理系统，其包括：

数据收集单元，用于从道路监控系统中采集共享单车停放的现场信息，以及将采集到的共享单车停放的现场信息传递给图像处理模块；

图像处理单元，用于根据所述数据收集模块采集的共享单车停放的现场信息，识别单车停放信息；

输出单元，用于将所述图像处理单元识别的单车停放信息输出至政府单位和/或单车公司以进行辅助决策单车的调度策略。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

进一步地，所述图像处理单元包括经训练的基于深度学习的图像处理算法模型。

进一步地，所述图像处理单元，用于识别的单车停放信息包括各类单车投放信息、共享单车违停信息和共享单车损坏信息。

进一步地，所述图像处理单元，用于识别的单车停放信息包括单车的位置信息。

进一步地，所述图像处理单元，用于识别的单车停放信息包括标记的单车信息。

进一步地，还包括：

可视化显示单元，用于显示所述输出单元输出的单车停放的可视化信息。

进一步地，所述可视化显示单元包括远程网页。

本发明还可以是：

一种基于摄像头的共享单车检测管理方法，其包括：

步骤一、从道路监控系统中采集共享单车停放的现场信息，以及将采集到的共享单车停放的现场信息传递给图像处理模块；

步骤二、根据所述数据收集模块采集的共享单车停放的现场信息，识别单车停放信息；

步骤三、将所述图像处理单元识别的单车停放信息输出至政府单位和/或单车公司以进行辅助决策单车的调度策略。

进一步地，所述步骤一中还包括对采集的共享单车停放的现场信息进行人工标记。

进一步地，所述步骤二中识别的单车停放信息包括各类单车投放信息、共享单车违停信息和共享单车损坏信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种基于摄像头的共享单车检测管理系统与方法，通过提前掌握单车的停放信息，能够帮助政府依靠技术手段提前介入，做好管理与规划，以及方便了企业进行单车的管理与调度。通过实验，采用本发明方案，目标检测结果符合预期，解决了共享单车造成的交通隐患和共享单车违规造成的财产损失，提高了利用率；通过对单车进行合理的管制，减少了共享单车浪费造成的环境污染。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一个实施例的基于摄像头的共享单车检测管理系统示意图。

图2为根据本发明一个实施例的基于摄像头的共享单车数据处理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1和图2所示，一实施例的基于摄像头的共享单车检测管理系统，其可以包括数据收集单元、图像处理单元和输出单元，数据收集单元用于从道路监控系统中采集共享单车停放的现场信息，以及将采集到的共享单车停放的现场信息传递给图像处理模块。图像处理单元用于根据所述数据收集模块采集的共享单车停放的现场信息，识别单车停放信息，该信息可以包括各类单车投放信息、共享单车违停信息、共享单车损坏信息、位置信息和标记的单车信息等。

即通过采集区域内不同时段图像数据，从中识别出区域内共享单车的种类、数量、违停情况和拥挤程度等数据，为共享单车区域调度决策提供基础性工具。本实施例的数据来源不同与以GPS为数据来源，本方案图像数据采集位置精确，不受高大建筑物及路桥等影响。能够精确识别所有种类单车的停放和道路车场拥堵状况，全局性与直观性兼具。

输出单元用于将所述图像处理单元识别的单车停放信息输出至政府单位和/或单车公司以进行辅助决策单车的调度策略。即以图像中得到的区域内全局量化数据为依据，政府有关部门可以根据道路拥堵情况、车辆违停情况、超标投放情况对典型区域进行集中治理，制定区域最大共享单车承载量规划、为各品牌共享单车的区域投放划定配额、对违停严重的品牌进行行政处罚等，倒逼共享单车运营企业落实对停放乱象的治理；共享单车企业可以根据实时的车辆停放数量及时安排调度任务，及时识别需求高峰期时期进行有效调度，提高单车的利用率。同时，根据全局的区域投放数据可以分析其它竞争企业的投放行为，优化本企业的区域竞争策略。

上述图像处理单元可以是，经训练的基于深度学习的图像处理算法模型。例如，模型可以YOLOv5为基础，其是one-stage方法的典型代表。YOLOv5速度快、轻量级、可在精度和检测时间上自主平衡且易迁移于密集型目标检测。和YOLOv4一样，YOLOv5也用了mosaic 增强，在丰富数据集的同时，提升小物体检测性能，这对于共享单车图像中的占比小的单车检测十分有帮助。

本实施例在上述方案的基础上还可包括可视化显示单元，可视化显示单元用于显示所述输出单元输出的单车停放的可视化信息，例如包括远程网页，即输出图像在远程网页显示，当然也可以是其他终端或显示方式。

如图2所示的另一实施例，图2示出了基于摄像头的共享单车数据处理流程，该基于摄像头的共享单车检测管理方法，包括：

从道路监控系统(监控设备)中采集共享单车停放的现场信息，以及可对采集的共享单车停放的现场信息进行人工标记，形成已标记数据集，以及将采集到的共享单车停放的现场信息传递给图像处理模块，该处理方式可以是用图中的深度学习神经网络，通过半监督学习等，识别单车停放信息，即可得到例如图2中的各类单车投放量、共享单车违停量或共享单车损坏量等单车信息。

将所述图像处理单元识别的单车停放信息输出至政府单位和/或单车公司以进行辅助决策单车的调度策略。如通过Web前端、后端技术，xml技术、ajax技术等，在Web前端展示页展示，或进入可视化的辅助决策系统。管理部门和企业可以获取到实时的共享单车分布和停放状态，如单车数量、种类、位置等，由此针对性的调整投放策略及进行管理。

本发明之所以从道路监控系统中获取数据，因为单车搭载的GPS 系统的信号并不共享和公开，且不能够传递除粗略位置(民用GPS的精度最高为3～5米)外的其他信息。本发明期望目标模型能够获取更多共享单车实际停放状态的信息，所以提出使用“基于摄像头的目标检测”的方法，目的是为了提高数据可获取性和实时精度。一实施例中，即首先从道路监控系统采集得到即时的单车停放现场信息，即原始的单车摆放图像数据；其次,将单车图像数据输入到已经训练好的基于深度学习的图像处理算法模型，模型处理后输出处理后的结果，包括经标记的单车图片，以及各类共享单车的数量、违规车辆数等；最后,将处理后的结果上传到远程网页，进行可视化显示。

综上而言，通过采用基于图像处理来获取数据的思路，从单车图像中获取各单车种类、数量和比例的信息，运用的是图像处理领域目标检测相关技术，即基于视觉和图像的调度方案。将图像处理技术用于共享单车管理，可视化单车投放地、投放量、投放比、违停比等数据结果，为单车管控决策提供信息支撑。调度不需要从公司内部获取数据，因此可以实现对各种品牌单车的统一调度，同时将数据接入地理信息系统中，可以提供单车的空间位置信息，方便企业对单车的投放调整以及政府对单车的管理。以及通过本发明，政府有关治理部门及共享单车企业可以方便地获取典型区域内连续时间上的共享单车实时量化数据，为共享单车区域调度规划及交通治理提供依据。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种基于摄像头的共享单车检测管理系统，其特征在于包括：

数据收集单元，用于从道路监控系统中采集共享单车停放的现场信息，以及将采集到的共享单车停放的现场信息传递给图像处理模块；

图像处理单元，用于根据所述数据收集模块采集的共享单车停放的现场信息，识别单车停放信息；

输出单元，用于将所述图像处理单元识别的单车停放信息输出至政府单位和/或单车公司以进行辅助决策单车的调度策略。

2.根据权利要求1所述的基于摄像头的共享单车检测管理系统，其特征在于所述图像处理单元包括经训练的基于深度学习的图像处理算法模型。

3.根据权利要求1所述的基于摄像头的共享单车检测管理系统，其特征在于所述图像处理单元，用于识别的单车停放信息包括各类单车投放信息、共享单车违停信息和共享单车损坏信息。

4.根据权利要求1所述的基于摄像头的共享单车检测管理系统，其特征在于所述图像处理单元，用于识别的单车停放信息包括单车的位置信息。

5.根据权利要求1所述的基于摄像头的共享单车检测管理系统，其特征在于所述图像处理单元，用于识别的单车停放信息包括标记的单车信息。

6.根据权利要求1所述的基于摄像头的共享单车检测管理系统，其特征在于还包括：

可视化显示单元，用于显示所述输出单元输出的单车停放的可视化信息。

7.根据权利要求6所述的基于摄像头的共享单车检测管理系统，其特征在于所述可视化显示单元包括远程网页。

8.一种基于摄像头的共享单车检测管理方法，其特征在于包括：

步骤一、从道路监控系统中采集共享单车停放的现场信息，以及将采集到的共享单车停放的现场信息传递给图像处理模块；

步骤二、根据所述数据收集模块采集的共享单车停放的现场信息，识别单车停放信息；

步骤三、将所述图像处理单元识别的单车停放信息输出至政府单位和/或单车公司以进行辅助决策单车的调度策略。

9.根据权利要求8所述的基于摄像头的共享单车检测管理方法，其特征在于所述步骤一中还包括对采集的共享单车停放的现场信息进行人工标记。

10.根据权利要求8或9所述的基于摄像头的共享单车检测管理方法，其特征在于所述步骤二中识别的单车停放信息包括各类单车投放信息、共享单车违停信息和共享单车损坏信息。

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