CN201177874Y

CN201177874Y - 基于arm的便携式交通管理仪

Info

Publication number: CN201177874Y
Application number: CNU2007200878685U
Authority: CN
Inventors: 赵晨; 陈泽宗; 路宝珠; 潘宇翔; 谢银波
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2017-10-31

Abstract

基于ARM的便携式交通管理仪，其特征在于：采用Intel Xscale270处理器，将存储器SDRAM、FLASH、彩色触摸屏、无线网卡、摄像头、SD卡分别与Intel Xscale270处理器电连接，同时以linux作为操作系统，由系统主控制模块和图像采集模块、图像处理模块、数据库模块、交通信息处理模块、显示模块五个子模块构成软件系统。本实用新型采用基于ARM核的IntelXscale270处理器作为系统核心，集中了图象处理、模式识别、无线网络、嵌入式数据库、自动化机电等技术，为交通管理者提供了一套多功能、高效率、易操作的便携式交通管理仪。

Description

基于ARM的便携式交通管理仪

技术领域

本实用新型涉及一种基于ARM的便携式交通管理仪，尤其能够为交通管理者提供一套高效的管理方案。

背景技术

近年来，随着现代化城市和汽车工业的飞速发展，道路拥挤、行车缓慢、交通事故频发等问题日益突出，严重影响着人们的日常生活，同时也为汽车的监管增加了难度。基于ARM的便携式交通管理仪，将车辆的监管和交通信息的发布结合起来，充分利用ARM处理器体积小、功耗小并易扩展等优势，并利用图像处理、模式识别、嵌入式数据库、自动化控制等先进技术，为交通管理者提供了一套多功能、高效率、易操作的便携式交通管理仪。

发明内容

为了克服现有的交通管理系统功能不够完善、不易移动等缺点，本实用新型提供一种基于ARM的便携式交通管理仪，不但能够通过图像处理技术迅速提取车辆的基本信息，并将该信息入库，而且能够实时发布道路信息，为行车提供方便。

本实用新型的技术方案是：基于ARM的便携式交通管理仪，其特征在于：采用IntelXscale270处理器，将64M存储器SDRAM、32M FLASH、彩色触摸屏、无线网卡、摄像头、SD卡(英文：Secure Digital Card；中文：安全数字卡)分别与Intel Xscale270处理器电连接，同时以linux作为操作系统，由系统主控制模块和图像采集模块、图像处理模块、数据库模块、交通信息处理模块、显示模块五个子模块构成软件系统。

Xscale 270处理器是整个系统的核心，它实现了整个系统的各个功能模块的调度与衔接。系统使用linux作为操作系统，内核为2.4.20，操作界面通过QT嵌入式版本(qte2.3.8)实现。整个软件系统可分为系统主控制模块和图像采集模块、图像处理模块、数据库模块、交通信息处理模块、显示模块五个子部分。

所述图像采集模块包括采集指令控制与底层驱动部分。当系统发出图像采集指令时，系统应用层调用底层驱动，驱动程序控制摄像头实现图像的采集。图像采集完毕之后，系统将图像保存在指定的路径之下，以供图像处理模块的调用。

所述图像处理模块能够提取的车辆信息包括车牌、车身主颜色、车型。车牌信息的提取分为图像预处理、车牌定位、字符分割、字符识别四个步骤。而车身主颜色以及车型信息的提取已在车牌信息的提取的中间过程中获得。整个模块均通过C语言实现。

所述数据库模块采用嵌入式数据库sqlite-3.3.6，该数据库提供了标准的C函数接口，可以轻松实现数据库的调用。存在数据库中的信息包括：车牌、车型、车主信息、违章信息等，并且数据库提供了输入接口，以便操作人员随时输入可变信息。

所述交通信息处理模块采用Dijkstra算法，并结合图论的基本理论将道路信息量化之后，采用无向图表示地图上个结点之间的联系方式，以电子地图的方式为使用者提供一条最短路径和最快路径。整个算法均通过C语言实现，并为显示模块提供数据接口。

所述显示模块采用Qt/Embedded2.3.7作为编程环境，不但提供了系统整体操作界面，并且能显示各个子功能模块的信息。系统可用触摸屏作为信息出入，界面友好、直观。

本实用新型的特点是：本仪器采用基于ARM核的Xscale270处理器作为系统核心，并利用该处理器可扩展性强的特点扩展了一系列外围接口，使得整个系统重量轻、体积小、功耗低、稳定性强。不但完成了系统图像采集模块、图像处理模块、数据库模块、交通信息处理模块、显示模块五个部分的控制、计算功能，而且控制准确、计算时间短。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例的硬件框图。

图2是本实用新型实施例的软件系统框图。

图3是本实用新型实施例的汽车信息提取程序流程框图。

图4是本实用新型实施例的数据存储结构图。

具体实施方式

在图1中，仪器硬件主要由ARM处理器Intel Xscale 270、存储器SDRAM、FLASH、彩色触摸屏LCD、SD卡、CF网卡(无线)、USB摄像头所构成。其中处理器Intel Xscale 270、SDRAM、FLASH是仪器基本组成硬件，本实用新型大部分算法都依靠上述三者完成。彩色触摸屏LCD用来显示系统整体操作界面，包括用于信息输出的各子功能模块如：车辆信息提取、道路交通信息、数据库信息和用于信息输入的数据库信息用户接口，并带有软键盘。SD卡用于存储大量图像信息，解决系统FLASH容量不够大的问题，即插即用，方便携带。CF网卡(无线)实现了本实用新型与中心计算机之间的通信，即本实用新型中的数据库信息将汇总到中心计算机的数据库，同时本实用新型将更新其自身数据库。USB摄像头用于图像的采集，图像采集受控于系统应用层的图像采集命令。拍摄、停止等指令将通过USB摄像头驱动程序传递给USB摄像头。

图2所示的是本实用新型的软件框图。如图所示，系统软件可分为六个主要部分，分别是系统主控制模块、显示及输入控制模块、图像采集模块、数据存取模块、图像处理模块、交通信息模块。系统采用的是嵌入式Linux操作系统，其内核版本号是2.4.20。本实用新型实施例采用多线程的方式，协调各个模块之间的工作，而系统主控制模块的好坏直接关系到整个系统能否稳定、高效、有序地运行。

系统主控制模块采用了Qt中提供的QThread线程类，用多线程的方式使系统软件模块可以有序地执行。同时又采用了Qt中提供的QMutex类，用来保护多个线程对数据的同时访问，从而保证了程序的稳定性。

显示及输入控制模块采用Qt Embedded 2.3.7作为开发环境，界面的显示使用了QWidget类，QWidget类是所有用户界面对象的基类。在图形界面编程中，使用QLabel显示文本信息，QPushButton窗口部件提供了命令按钮。在按下按钮之后，Qt信号与槽的机制connect(Object1，signal1，Object2，slot)，就会实现QPushButton对象与其对应子服务界面之间的通信。另外本实用新型提供了软键盘，方便操作者的输入。

图像采集模块包括采集指令控制与底层驱动两个部分。USB摄像头的主控制芯片为OV511，因此底层驱动程序提供了对OV511操作的应用程序接口。采集控制指令发出后，通过底层驱动程序将指令传送给OV511，OV511根据控制指令完成整个图像采集过程。

数据存取模块的工作过程将在图4中具体阐述。

图像处理模块的工作过程将在图3中具体阐述。

图3所示的是本实用新型的汽车信息提取程序流程，即图像处理模块的工作过程。流程如下：

第一步，程序从指定路径读取图像信息。此时为彩色图像，用3个数组分别存储R、G、B三色数据。基于色彩形成理论，可以通过分析这三个数组中数值大小，判断出车身主颜色。

第二步，进行图像预处理，将彩色图像转换为灰度图像。转化完毕之后，又对图像进行了平滑滤波处理，以便滤除噪音信号的干扰。

第三步，车牌的定位。车牌的定位又分为水平方向的定位和竖直方向的定位。水平方向的定位采用基于一阶差分值的累加算法；竖直方向的定位又可以分为：二值化、拉普拉斯边缘检测、垂直投影相加三个步骤。对灰度图像进行二值化，是为了得到对比更加鲜明的图像，加快处理的速度。经过拉普拉斯边缘检测，可以得到车牌及车牌号的边界信息。垂直投影相加，该算法类似于水平方向的定位方法，也是基于一阶差分值的累加算法。

第四步，通过车牌的定位，可以确定车牌在原始图像的具体位置，结合原始图像就可以判断出车牌的颜色，也就得到了车型的基本信息。

第五步，字符的分割在利用车牌字符长宽比的基础之上，结合区域生长法实现车牌字符的分割。

第六步，字符识别就是利用字符所具有的特征，按照一定的准则进行匹配判别。

第七步，将先后提取的车身主颜色、车型以及车牌号识别的结果汇总。

本仪器采用纯软件方式(图像预处理、车牌定位、字符分割、字符识别)实现车牌的识别以及车身信息的提取，并根据字符特性来实现字符的识别。

本实用新型的交通信息演示图。交通信息处理模块采用Dijkstra算法，并结合图论的基本理论将道路信息量化之后，采用无向图表示地图上个结点之间的联系方式，以电子地图的方式为使用者提供一条最短路径和最快路径。

使用者只需先后点击地图中的两个结点，交通信息处理模块就能够通过Dijkstra算法，为操作者提供一条最短路径和一条最快路径。将道路长度经过量化之后，结合数据结构中无向图的表示方式，通过Dijkstra算法可以得到最短路径的结点排列顺序，只要将这些结点有序地连接起来，就可以得到最短路径。而求解最快路径跟求解最短路径比较起来仅仅是在量化道路长度时做出了修改，将道路的车流量、红绿灯情况、路况也考虑进来，可以说是一种对行车时间的量化。

图4所示的是本实用新型的数据存储结构。本实用新型采用了嵌入式数据库sqlite-3.3.6。相对于传统数据库，sqlite具有更好的实时性，并且其系统开销小、底层控制能力强。在数据库中，数据以表的形式存放。存储的信息主要包括编号、车型、车身主颜色、车牌、车主姓名、违规记录等。同时通过sqlite提供的数据口接口，即在人工输入模块使用C函数就可以对数据库进行插入、删除、查看等操作。

Claims

1、基于ARM的便携式交通管理仪，其特征在于：采用Intel Xscale270处理器，将存储器SDRAM、FLASH、彩色触摸屏、无线网卡、摄像头、SD卡分别与Intel Xscale270处理器电连接，同时以linux作为操作系统，由系统主控制模块和图像采集模块、图像处理模块、数据库模块、交通信息处理模块、显示模块五个子模块构成软件系统。