CN1776752A - 基于视频技术的路侧停车场管理系统 - Google Patents

Abstract

基于视频技术的路侧停车场管理系统属于城市室外停车场监控及管理技术领域，该系统含有路侧停车场上方的CCD摄像机，提取车辆电子号牌的远距离读卡器，与CCD摄像机相连的视频车位检测器；远程管理数据服务器通过数字通信网从远距离读卡器接收车辆的电子号牌，记录其入场时间，从视频车位检测器接收车位占用信息及车位压缩图像，计算其出场时间；收费服务器通过数字通信网从远程管理数据服务器接收车辆电子号牌、停车时间、停车费用，与车主进行电子结算后，通知远程管理数据服务器，远程管理数据服务器将停车收费情况通知车主，还可发布车位信息。本发明具有自动监控车位情况，自动结算停车费用的优点，同时对路侧停车场的管理具有监控作用。

Description

基于视频技术的路侧停车场管理系统

技术领域

基于视频技术的路侧停车场管理系统属于室外停车场监控及管理技术领域。

背景技术

路侧停车场是指利用路上、路侧的场地进行停车收费与管理的场所。现有的路侧停车收费管理方法主要有两种：人工收费管理方法和咪表收费管理方法。

人工收费管理方法是采用多个收费员，每人负责一定数量的车位，定期上缴停车费。显然人工收费管理方法存在效率低、人力成本高、现金流量大、涉及找赎及伪钞、特别是收费票款容易流失(管理员瞒报私分及被各级管理部门截流)难于24小时值守的缺点，已逐渐不能适应城市交通迅速发展的需要。

咪表是固定式停车收费表的简称，咪表管理具有方便、操作准确、效率高、免找赎、无人值守的特点，因而可能逐步取代人工方式。现有的咪表系统有投币式咪表、接触式IC卡咪表和非接触式IC卡咪表。投币式咪表技术含量低，故障率高，不能找赎和防伪，钱缸容量有限，现金流量大，管理难、强度高，存在管理员贪污的风险，逐渐被IC卡咪表代替。接触式IC卡咪表有较高的故障率，无法抵御恶意的破坏，使用不太方便。非接触式IC卡咪表以较高的可靠性、较为方便、无故障时间长而成为咪表的主流，但也不能完全低于恶意的破坏。总之，固定式停车收费表管理方法存在以下问题：价格昂贵、制造成本高；安装复杂，影响城市景观，由于咪表要占用道路，已成为新的路障；同时咪表也成为攻击和贴非法广告的对象；管理复杂，要求专人定期抄表；维护成本高，故障率高；功能单一，维护困难，安全保密性差。

另外现有的车位检测器(如地感线圈检测器，超声波车位传感器等)也不适用于路侧停车场。

发明内容

本发明的目的是要提供一种新型的路侧停车场的管理系统。路侧停车场的特点是位于室外，没有围栏和确定的车辆出入口；而收费员的收费行为和车辆驾驶员的缴费行为没有有效的技术手段进行监控，具有很大的随意性。

基于视频技术的路侧停车场管理系统的特征在于：该系统含有CCD摄像机，位于路侧停车场上方；视频车位检测器，该检测器位于路侧停车场上方，所属检测器含有：模拟视频信息接口1、视频A/D转换电路2、视频图像存储器3、图像采集控制电路5、CPU4、程序存储器6、数据存储器7以及网络接口8，其中：

模拟视频信号接口1与所述的CCD摄像机的模拟视频输出端连接，接收包含车位信息的模拟车位图像信号；

视频A/D转换电路2，用来将各个模拟车位图像信号转换为数字车位图像信号；设有模拟车位图像信号输入端与所述模拟视频信号接口1的输出端相连，接收模拟车位图像信号；设有数字信号输出接口，将数字车位图像输出：

视频图像存储器3，用来存放数字车位图像信息；设有数据总线、地址总线，接收/发送数字车位图像信息；设有读写控制信号线，控制数字车位图像信息的读写；

图像采集控制电路5，在系统初始化时对所述视频A/D转换电路2和视频图像存储器3进行设置，使所述视频A/D转换电路2和视频图像存储器3进入指定的工作模式，来实现对视频图像存储器3读写操作的控制；该图像采集控制电路5用大规模可编程逻辑器件实现；该图像采集控制电路5同时与所述视频A/D转换电路2，以及视频图像存储器3互连，含有：

A/D接口，该接口与所述视频A/D转换电路2的数字信号输出接口互连，接收数字车位图像信息；

视频图像存储器接口，该接口与所述视频图像存储器3互连，读写数字车位图像信息；

CPU接口；

视频图像存储器控制器，该控制器与所述A/D接口，CPU接口，视频图像存储器接口互连，实现将视频A/D转换电路2输出的数字车位图像信息正确的写入视频图像存储器3中，以及将视频存储器中3的数字车位图像信息正确的提供给CPU4；

CPU4，用来对数字车位图像信息作进一步处理；其相应端口与所述图像采集控制电路5的CPU接口互连，向所述图像采集控制电路5发出指令，使所述视频图像存储器控制器产生读写操作的控制信号，还通过该CPU接口从所述视频存储器3中读取数字车位图像；其相应端口与所述程序存储器6互连，收到数字车位图像后，根据所述程序存储器6中存储的均值方差状态分析程序对该数字车位图像进行处理，提取关于车位占用情况的信息；其相应端口与所述数据存储器7互连，对数字车位图像进行压缩处理后存入所述数据存储器7中；其相应端口接受命令，发送包含车位现场压缩图像在内的车位占用情况的信息；

程序存储器6，用来存放CPU4运行的程序代码，其信号线与CPU4相应的接口连接；

数据存储器7，用来存放CPU4处理的数据，其信号线与CPU4相应的接口连接；

网络接口8，通过相应端口按TCP/IP协议与连接到用户端的数据通信网连接，接收命令、发送信息；与所述CPU4相应接口互连，读取包含车位现场压缩图像在内的车位占用情况的信息；

其中，所述CPU4按以下步骤检测路侧停车场的车位是否有车：

步骤1：在CPU中设定表示有车占用了车位时的最低阈值TH，该TH值是在有车和无车辆种情况下，从车位全场各点灰度值中减去平均值后得到的两组数据间的最低方差值；

步骤2：所述CPU通过CCD摄像机在车位现场摄取车位号为id的背景图像，再用该车位内各点的灰度值构成数组id0[num]；

步骤3：所述CPU根据步骤1中获得的数据计算该数组id0[num]的均值average0；

步骤4：所述CPU根据步骤1、步骤2所得到的数据计算数组id0[num]-average0，该数组用id’0[num]表示；

步骤5：所述CPU通过CCD摄像机在车位现场摄取所述车位号为id的观测图像，再用所述车位内各点户度值构成数组id1[num]；

步骤6：所述CPU从步骤5中获得的数据计算该id1[num]数组的均值average1；

步骤7：所述CPU根据步骤5、步骤6所得到的数据计算数组id1[num]-average1，该数组用id’1[num]表示；

步骤8：所述CPU根据步骤4、步骤7得到的数据计算帧差，得到数组id’1[num]-id’0[num]，该数组用id2[num]表示；

步骤9：所述CPU根据步骤8所得到的帧差id2[num]，计算该id2[num]的方差md，所述方差

$\mathrm{md}=\frac{1}{\mathrm{num}-1}\underset{i=0}{\overset{\mathrm{num}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\mathrm{id}2\right[i\left]\right)}^2$

其中，num表示数据点的总数，i＝0，1，…，num-1，表示数据点的序号；

步骤10：所述CPU判断md是否≥所设阈值TH，若md≥TH，则该id车位有车，否则无车；

远距离读卡器位于路侧停车场中能识读出车辆电子号牌的位置；

数据服务器位于数据通信网内的远程管理中心中，该数据服务器设有：车辆电子号牌输入值，接收从所述远距离读卡器发来的车辆电子号牌，记录车辆进入路侧停车场的时间；车位占用情况的数据输入值及现场车位的压缩图像数据输入值，接收所述视频车位检测器通过所述数据通信网发来的信息，同时，当车位从占用信息输入变为空闲信息输入时记录车辆离开路侧停车场的时间，计算出该车辆所占据车位的停车时间。

收费服务器位于银行结算中心内，从数据通信网收到该远程管理中心的数据服务器发来的车辆电子号牌、停车时间以及停车费用信息后，对该车辆的车主进行网上结算，并把停车费用结算结果再通知远程管理中心。

远程管理中心收到银行结算中心确定的收费结果后，将收费情况通过停车场信息发布平台通知车主，同时该信息发布平台还可以实时发布远程管理中心管理的路侧停车场的车位信息，合法用户可以登录停车场信息发布平台及时了解路侧停车场的车位信息。

本发明针对路侧停车场的特点采用先进的视频检测技术、远距离非接触感应卡技术和数据通信技术，通过视频车位检测器检测路侧停车场内每个车位的占用情况，当车辆进入停车场时，远距离读卡器识读出车辆的电子号牌，通过停车行为分析，可以确定该车辆停放的位置。当车辆离开停车场时，通过停车行为分析，可以确定该车辆停放的时间，并将车位占用情况的数据及现场的压缩图像数据通过有线或无线数据通信网络实时的传送到远程管理中心的数据服务器中。

远程管理中心将得到的车辆停放信息进行统计处理，对离开停车场的车辆进行计费、并通过车辆的电子号牌与银行的结算中心联系，从该车辆登记的账户中扣除本次停车的费用。同时通过停车场信息发布平台，将本次停车收费情况通知该车辆登记的驾驶员。

除了实现路侧停车场自动停车收费之外，考虑到国内路侧停车场管理的实际情况，停车收费由现场的工作人员完成，本系统提供的客观数据可用来实现对停车场工作人员的工作情况的监督管理，定期制定合理的停车场工作人员交费标准，从而有效的减少了停车费票款的流失。另外，远程管理中心还可以建立路侧停车场资源管理档案，实时对外提供和发布路侧停车场的车位信息，为停车诱导系统提供信息服务。每个合法的用户均可以通过有线或无线数据通信网络查询获得发布的路侧停车场的信息，路侧停车场现场的图像信息还可用于安防监控。这些特点是人工收费管理方法和咪表收费管理方法所不具备的。

该方法的核心是通过采用高科技手段将路侧停车场的管理方式由开放式管理变为封闭式管理，从而有效的消除了现有的人工收费管理方法和咪表收费管理方法的弊端。

附图说明

图1基于视频技术的路侧停车场管理系统的框图；

图2视频车位检测器的框图，其中：

1、模拟视频信号接口，2、视频A/D转换电路，3、视频图像存储器，4、CPU，5、图像采集控制电路，6、程序存储器，7、数据存储器，8、网络接口；

图3路侧停车场管理系统软件程序流程图；

图4视频车位检测器中视频图像采集控制电路结构框图。

具体实施方式

参照图2，包含车位的光学图像信息由CCD摄像机获取，并将其转换为模拟车位图像电信号，通过标准的模拟视频信号接口将其送入到视频车位检测器的输入端。

图2、图4中的视频车位检测器由模拟视频信号接口、视频A/D转换电路、图像采集控制电路、CPU、程序存储器、数据存储器、网络接口和车位识别处理软件等组成。从CCD摄像机输出的模拟车位图像电信号通过视频A/D转换电路转换为数字车位图像信号，在图像采集控制电路(FPGA)的操作下，将数字车位图像存入视频图像存储器。CPU通过信号总线与图像采集控制电路连接，将被采集的车位现场数字图像从视频图像存储器中读出，再采用车位识别处理软件对数字车位图像进行处理，提取各个车位占用情况信息；同时对数字车位图像进行压缩处理，并将车位占用信息和压缩后的数字车位图像输出到数据存储器中。

参照图1及图3，路侧停车场远程管理中心的数据服务器，通过网络接口从数据通信网络中获取远距离读卡器(RF-109A)提供的停放车辆的电子号牌数据，各个视频车位检测器提供的车位占用情况信息，并可以根据需要提取车位现场的压缩图像。通过管理系统软件对路侧停车场的信息进行处理、统计、汇总，生成路侧停车场发布信息供用户查询。得到授权的合法的用户终端设备通过其网络接口从数据通信网络中获取发布的路侧停车场车位占用情况信息。同时管理系统软件根据统计得到的车位占用情况，可以制定出每个收费员应缴的票款金额，从而有效的减少和防止了票款流失现象。

所述视频车位检测器的具体实施方案如下：

视频车位检测器由模拟视频信号接口1、视频A/D转换电路2、视频图像存储器3、图像采集控制电路5、CPU4、程序存储器6、数据存储器7、网络接口8组成。

从CCD摄像机输出的车位现场模拟信号图像通过视频A/D转换电路2被转换位数字车位图像信号，在图像采集控制电路5的操作下，把数字车位图像输入视频图像存储器3。CUP4通过信号总线与图像采集控制电路5连接，将被采集的车位现场数字图像从视频图像存储器3中读出，再采用均值方差状态分析对数字车位图像进行处理，提取各个车位占用情况信息；同时对该数字车位图像进行压缩处理，并将车位占用信息和压缩后的数字车位图像通过信号总线输出到数据存储器7中。停车场管理的上端计算机，或是用户端通过数据通信网络，从网络接口8中获取视频车位检测器的数据存储器7中各个车位占用情况信息，所述的网络接口8和该CUP4互连，并可以根据需要提取车位的压缩图像。

图像采集控制电路5有A/D接口、视频图像存储器接口、CPU接口和视频图像存储器控制器组成。所述的图像采集控制电路5采用大规模可编程器件实现，其结构图见图2。其中：A/D接口通过数据信号线(VD7-VD0)和控制信号线(VCE/RTl/RT0/LLC/SCK/SDA)与所述视频A/D转换电路2连接；视频图像存储接口通过数据信号线(MD15-MD0)，地址信号线(MA18-MA0)和控制信号线(MCD/MOE/MWE)与所述视频图像存储器3连接；CPU接口通过数据信号线(CD31-CD16)，地址信号线(CA22-CA0)和控制信号线(CCS3/CCS2/CWE/COE)与CPU4连接；视频图像存储器控制器用以产生所述各个接口电路需要的读/写操作控制信号、地址信号和数据缓冲通道。

图像采集控制电路5的功能是：在系统初始化或复位时对视频的A/D转换电路2和视频存储器3进行设置，使其进入之指定的工作模式；在正常工作状态，根据CPU4的指令，产生读写信号，将车位的数字图像存进视频图像存储器3；根据CPU指令，产生读写操作控制信号，将车位数据图像从视频图像存储器3中输出到CPU4中，进行相应的图像处理。

Claims (1)

1、基于视频技术的路侧停车场管理系统，其特点在于，该系统含有：CCD摄像机，位于路侧停车场上方；视频车位检测器，该检测器位于路侧停车场上方，所属检测器含有：模拟视频信息接口(1)、视频A/D转换电路(2)、视频图像存储器(3)、图像采集控制电路(5)、CPU(4)、程序存储器(6)、数据存储器(7)以及网络接口(8)，其中：

模拟视频信号接口(1)与所述的CCD摄像机的模拟视频输出端连接，接收包含车位信息的模拟车位图像信号；

视频A/D转换电路(2)，用来将各个模拟车位图像信号转换为数字车位图像信号；设有模拟车位图像信号输入端与所述模拟视频信号接口(1)的输出端相连，接受模拟车位图像信号；设有数字信号输出接口，将数字车位图像输出；

视频图像存储器(3)，用来存放数字车位图像信息；设有数据总线、地址总线，接收/发送数字车位图像信息；设有读写控制信号线，控制数字车位图像信息的读写；

图像采集控制电路(5)，在系统初始化时对所述视频A/D转换电路(2)和视频图像存储器(3)进行设置，使所述视频A/D转换电路(2)和视频图像存储器(3)进入指定的工作模式，来实现对视频图像存储器(3)读写操作的控制；该图像采集控制电路(5)用大规模可编程逻辑器件实现；该图像采集控制电路(5)同时与所述视频A/D转换电路(2)，以及视频图像存储器(3)互连，含有：

A/D接口，该接口与所述视频A/D转换电路(2)的数字信号输出接口互连，接收数字车位图像信息；

视频图像存储器接口，该接口与所述视频图像存储器(3)互连，读写数字车位图像信息；

CPU接口；

视频图像存储器控制器，该控制器与所述A/D接口，CPU接口，视频图像存储器接口互连，实现将视频A/D转换电路(2)输出的数字车位图像信息正确的写入视频图像存储器(3)中，以及将视频存储器中(3)的数字车位图像信息正确的提供给CPU(4)；

CPU(4)，用来对数字车位图像信息作进一步处理；其相应端口与所述图像采集控制电路(5)的CPU接口互连，向所述图像采集控制电路(5)发出指令，使所述视频图像存储器控制器产生读写操作的控制信号，还通过该CPU接口从所述视频存储器(3)中读取数字车位图像；其相应端口与所述程序存储器(6)互连，收到数字车位图像后，根据所述程序存储器(6)中存储的均值方差状态分析程序对该数字车位图像进行处理，提取关于车位占用情况的信息；其相应端口与所述数据存储器(7)互连，对数字车位图像进行压缩处理后存入所述数据存储器(7)中；其相应端口接受命令，发送包含车位现场压缩图像在内的车位占用情况的信息；

程序存储器(6)，用来存放CPU(4)运行的程序代码，其信号线与CPU(4)相应得接口连接；

数据存储器(7)，用来存放CPU(4)处理的数据，其信号线与CPU(4)相应的接口连接；

网络接口(8)，通过相应端口按TCP/IP协议与连接到用户端的数据通信网连接，接收命令、发送信息；与所述CPU(4)相应接口互连，读取包含车位现场压缩图像在内的车位占用情况的信息；

其中，所述CPU(4)按以下步骤检测路侧停车场的车位是否有车：

步骤1：在CPU中设定表示有车占用了车位时的最低阈值TH，该TH值是在有车和无车辆种情况下，从车位全场各点灰度值中减去平均值后得到的两组数据间的最低方差值；

步骤2：所述CPU通过CCD摄像机在车位现场摄取车位号为id的背景图像，再用该车位内各点的灰度值构成数组id0[num]；

步骤3：所述CPU根据步骤1中获得的数据计算该数组id0[num]的均值average0；

步骤4：所述CPU根据步骤1、步骤2所得到的数据计算数组id0[num]-average0，该数组用id’0[num]表示；

步骤5：所述CPU通过CCD摄像机在车位现场摄取所述车位号为id的观测图像，再用所述车位内各点户度值构成数组id1[num]；

步骤6：所述CPU从步骤5中获得的数据计算该id1[num]数组的均值average1；

步骤7：所述CPU根据步骤5、步骤6所得到的数据计算数组id1[num]-average1，该数组用id’1[num]表示；

步骤8：所述CPU根据步骤4、步骤7得到的数据计算帧差，得到数组id’1[num]-id’0[num]，该数组用id2[num]表示；

步骤9：所述CPU根据步骤8所得到的帧差id2[num]，计算该id2[num]的方差md，所述方差

$\mathrm{md}=\frac{1}{\mathrm{num}-1}\underset{i=0}{\overset{\mathrm{num}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\mathrm{id}2\right[i\left]\right)}^2$

其中，num表示数据点的总数，i＝0，1，…，num-1，表示数据点的序号；

步骤10：所述CPU判断md是否≥所设阈值TH，若md≥TH，则该id车位有车，否则无车；

远距离读卡器位于路侧停车场中能识读出车辆电子号牌的位置；

数据服务器位于数据通信网内的远程管理中心中，该数据服务器设有：车辆电子号牌输入值，接收从所述远距离读卡器发来的车辆电子号牌，记录车辆进入路侧停车场的时间；车位占用情况的数据输入值及现场车位的压缩图像数据输入值，接收所述视频车位检测器通过所述数据通信网发来的信息，同时，当车位从占用信息输入变为空闲信息输入时记录车辆离开路侧停车场的时间，计算出该车辆所占据车位的停车时间。

收费服务器位于银行结算中心内，从数据通信网收到该远程管理中心的数据服务器发来的车辆电子号牌、停车时间以及停车费用信息后，对该车辆的车主进行网上结算，并把停车费用结算结果再通知远程管理中心。

远程管理中心收到银行结算中心确定的收费结果后，将收费情况通过停车场信息发布平台通知车主，同时该信息发布平台还可以实时发布远程管理中心管理的路侧停车场的车位信息，合法用户可以登录停车场信息发布平台及时了解路侧停车场的车位信息。

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