CN203554609U - 基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器，包括与电源连接的处理器芯片，和与处理器芯片电连接的FLASH芯片、RAM芯片、音频输入接口、音频输出接口、开关量输入接口、继电器输出接口、RS485输出接口、RS232输出接口、HDMI输出接口、BNC输出接口和SD卡接口，所述处理器芯片为双核芯片，处理器芯片内置CORTEX-A8的处理器和DSP芯片，与所述的处理器芯片还电连接有智能视频采集置、射频识别装置和两个10/100M自适应网络接口。其更方便稳定灵敏，能降低布线难度。

Description

基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器

技术领域

本实用新型涉及一种基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器。

背景技术

目前，国内的停车场系统设计和建设一般是系统集成企业从供应商处采购道闸，RFID阅读器，CCTV监控系统，车位探测器等设备然后进行布线，连接，集成。采用超声波探测器探测车位是否有车，采用RFID管理用户权限和信息，利用CCTV进行监视。这种系统布线复杂，反应迟缓且一旦出现问题不易定位，设备涉及过多，维修难度较大，给停车场的长期正常使用埋下隐患。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可降低布线难度，方便稳定灵敏的视频监视器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器，包括与电源连接的处理器芯片，和与处理器芯片电连接的FLASH芯片、RAM芯片、音频输入接口、音频输出接口、开关量输入接口、继电器输出接口、RS485输出接口、RS232输出接口、HDMI输出接口、BNC输出接口和SD卡接口，所述处理器芯片为双核芯片，处理器芯片内置CORTEX-A8的处理器和DSP芯片， 与所述的处理器芯片还电连接有智能视频分析装置、射频识别装置和两个10/100M自适应网络接口。

作为上述方案的进一步优化，所述的处理器芯片为DM8148双核芯片，CORTEX-A8的处理器处理速度为1G HZ，DSP芯片型号为C674X，DSP芯片处理速度为750M HZ。

作为上述方案的进一步优化，所述的智能视频分析装置包括与处理器芯片电连接的高清镜头和CMOS传感器，高清镜头与CMOS传感器电连接。

作为上述方案的进一步优化，所述的射频识别装置为工作频段2.4G HZ的RFID阅读器。

作为上述方案的进一步优化，所述FLASH芯片有2片，各FLASH芯片存储空间为4G。

作为上述方案的进一步优化，所述电源为12V直流电源。

本实用新型的有益效果主要表现为：本车辆监视器将智能视频分析技术和RFID技术进行结合，为停车场的车辆和人员信息的获取、车辆的室内定位提供了新的解决方案；采用双核处理器架构，高清智能视频监控和分析一体的设计，通过内置的web服务器可方便的对设备进行远程配置；丰富的通信接口，扩展输出和存储接口使视频的监控、分析和传输得到了有效的保证，提高了停车场车辆监视系统的可靠性，降低了布线难度，节省了存储资源，为将来停车场系统的智能化奠定了基础。

附图说明

图1是本实用新型的车辆监视器的架构示意图。

图2是本实用新型中的阅读器的架构示意图。

图3是本实用新型智能分析技术部分视频分析的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、2、3所示，基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器，包括与电源连接的处理器芯片，和与处理器芯片电连接的FLASH芯片、RAM芯片、音频输入接口、音频输出接口、开关量输入接口、继电器输出接口、RS485输出接口、RS232输出接口、HDMI输出接口、BNC输出接口和SD卡接口，所述处理器芯片为双核芯片，处理器芯片内置CORTEX-A8的处理器和DSP芯片， 与所述的处理器芯片还电连接有智能视频分析装置、射频识别装置和两个10/100M自适应网络接口，所述的处理器芯片为DM8148双核芯片，CORTEX-A8的处理器处理速度为1G HZ，DSP芯片型号为C674X，DSP芯片处理速度为750M HZ，所述的智能视频分析装置包括与处理器芯片电连接的PTZ控制的高清镜头和CMOS传感器，高清镜头与CMOS传感器电连接，所述的PTZ控制采用四芯屏蔽线控制。所述的射频识别装置为工作频段2.4G HZ的RFID阅读器。所述FLASH芯片有2片，各FLASH芯片存储空间为4G，所述电源为12V直流电源。

两个10/100M网口可通过网络与服务器通信，方便设备之间的串联，方便布线和设备组集，HDMI接口和BNC接口可连接显示器查看监视内容；SD卡接口持最大32G SD/SDHC 卡本地存储；2.4G RFID阅读器可外接天线，天线连接线采用同轴线缆；处理器芯片通过四芯屏蔽线控制云台对镜头实现PTZ控制；与处理器芯片电连接的时钟芯片每隔半小时与服务器校准一次时间。PTZ 在安防监控是 Pan/Tilt/Zoom 简写，代表云台全方位（上下、左右）移动及镜头变倍、变焦控制。 以普通监控控制 PTZ ，一般采用多芯连线，控制器以开关触点控制云台、镜头各个方向的连接供电，以达到云台移动、镜头变倍的目的。

本实施例的智能视频分析装置可识别运动的车辆和行人并且可以获取车辆的颜色外形等信息。本车辆监视器具有防区监测的功能，用户可自定义设置多达6个防区，可划定区域判断某区域是否有车辆进入，使用此功能配合RFID阅读可实现车辆的室内定位以及车位使用状况检测。

本车辆监视器主要用于停车场车辆监控。每个停车位上设置有低频唤醒源，平时处于静默状态，双频RFID卡片在没有激活时RFID读卡器将读不到卡片信息。正常工作时，本车辆监视器通过对视频进行实时分析不断监测用户划定的防区（停车位）内是否有车辆驶入防区（停车位），一旦检测到车辆驶入防区（停车位）便通知该防区内的低频唤醒源开始工作激活司机携带的RFID卡片，本车辆监视器中的RFID阅读器将获取RFID卡片信息和激活源编号信息，整合后传送给服务器，确定车辆位置信息和停车位使用情况。也可设置直接将停车画面切换至最顶部供管理人员查看。车辆驶离防区（停车位）时，设备将获取的车位和车辆信息传送给服务器通知车辆离开停车位。然后通知激活源处于静默状态，等待下辆车驶入，从而实现车辆的室内定位和车位使用状态监测。

本车辆监视器主要由RFID阅读部分和智能视频分析两个部分构成。智能视频分析部分可实现500万像素高清视频监控，最大图像尺寸2560×1920，CPU采用TI公司的TMS320DM8148双核芯片，该芯片内置1G HZ的CORTEX-A8处理器和750MHZ的C674X DSP芯片可实现高清视频监控和视频分析。同时自带1G NANDFLASH，1G DDR3 RAM以及SD卡接口。用户可通过浏览器或客户端软件划定监控区域（最多6个）监测是否有车辆进入，通过网络配置设备。如果视频分析到有车辆进入防区，则触发RFID设备进行工作，获取人员信息并与车辆信息绑定传送给服务器。监视器的架构如图1所示。

500万像素高清摄像机部分镜头采用Tamron镜头可通过CS接口进行变焦控制，传感器采用镁光500万像素传感器，传感器将图像信息处理后输出到TMS320DM8148芯片进行进一步分析处理。

DM8148将可编程视频及音频处理与高度集成的外设集组合在一起，所有的控制程序和视频分析算法均在DM8148上完成，不依靠后端服务器进行分析。

RFID阅读部分采用木兰电子的2.4G有源远距离阅读ML-M300，阅读器架构如图2所示，通过TTL电平与TMS320DM8148进行通信，通信IC通过天线获取RFID数据后传给单片机，单片机将数据传送给DSP。

RFID阅读器具有以下特性：

（1）采用3V～3.6V的供电，可以同时识别200张卡；

（2）识别的距离是30～50m， 200公里/小时以内；

（3）工作的频率在2.4GHz-2.5GHz ISM微波段，125个频道，频道带宽8MHz；

（4）数据速率射频功率分别是1Mbps和-20dBm～0dBm可调的，且最大峰值功率1毫瓦，使用频道隔离技术，多个设备互不干扰；

（5）先进的防碰撞技术，支持多标签读写；

（6）可配置微波模块工作方式，发射功率可调。

TMS320DM8148特性如下：

高性能 Davinci 数字媒体处理器

高达 1GHz 的 ARM® Cortex-A8 RISC MPU

高达 2000 ARM®Cortex-A8 MIPS

高达 750MHz C674x VLIW DSP

6000 / 4500 C674x MIPS/ MFLOPS

与 C67x+C64x+ 具有完全的软件兼容性

ARM® Cortex-A8 内核

NEON 多媒体架构

支持整数和浮点

TMS320C674x 浮点 VLIW DSP

支持 32 位整数、 SP （IEEE 单精度 / 32 位） 和 DP （ IEEE 双精度 / 64 位）浮点。

本车辆监视器软件部分基于DaVinci Linux SDK，采用嵌入式Linux操作系统，内核为V2.6.37。可采用三种引导方式启动U-Boot，ROM Boot，Ethernet Boot。DSP部分采用TI公司的SYS/BIOS 6.3实时操作系统。外围接口部分包括HDMI接口，标清模拟输出接口（BNC），RS485通信接口和2个自适应网络接口。两路继电器出输出接口，DC12v供电。存储包括1G NANDFLASH H27U518S2C，1G DDR3 RAMH5TQ1G83TFR-H9C和SD卡接口可存储高清录像信息。复位采用TPS3823，同时还有1路音频输入/输出接口。

双核CPU作为设备的核心一方面通过TTL信号与2.4G RFID阅读器进行通信，可对阅读器进行配置和数据读取。另一方面将CMOS传感器的数据采集后传送给DM8148，DM8148根据用户设置的分析模式对视频进行分析。处理后可通过HDMI或标清模拟端输出，如果达到触发条件则可控制继电器或RFID设备，也可通过网络通知服务器。

通信、存储、继电器、RS485、RS232等都由DM8148芯片进行控制。DSP芯片专门处理视频的编解码和分析工作，详细结构如图1所示。CPU负责视频图像的采集、视频处理、通信控制、继电器控制、视频输出等工作。

相对于其他的监控系统本实用新型具有以下优点：

(1)采用CORTEX-A8+DSP双核架构，自带SGX530 Graphics，支持硬件加速功能，采用硬解码可实现高清视频监控和复杂视频分析功能，而采用专有模块无法实现视频分析，采用ARM+FPGA架构则编解码效率低、执行速度慢。

(2)将RFID与视频分析技术整合大大降低了系统的集成难度和布线复杂度使维护更简单，提升了整个系统的可靠性和效率。

(3)本车辆监视器采用双网口设计内置交换机，方便多个设备级联，降低布线难度和成本。而目前大部分摄像机都是单个网口无法直接串联。

(4)本车辆监视器可根据用户设置，当防区无事件时不输出或输出分辨率较低的视频，SD则缓存最新高清视频信息，一旦条件触发则切换为高清输出，并将缓存的高清视频拼接输出。

(5)独特的视频分析算法，具有自适应和学习能力，借鉴了背景学习，运动分析和概率估算法的特点设计出了高可靠性和高灵敏度的车辆检测算法。可滤除环境变化以及飞蛾等环境因素，分析可靠。

视频分析与核心算法的原理与步骤如下：

通过所述的车辆监视器实现，智能视频分析模块获取视频序列后，首先通过图像恢复或超分辨率复原技术提高图像质量，然后对场景中的目标进行检测、分类和跟踪，进而实现视频内容的分析理解，包括场景中的异常检测、身份识别以及视频内容的理解描述等。最后根据设定的规则产生报警，进而触发后续业务处理。分析流程如图3所示：

各步骤具体介绍如下：

1)目标检测。车辆监视器将输入的视频图像中变化剧烈的图像区域从图像背景中分离出来，作为前景，通过区别每帧视频的像素变化，利用背景、模型区分出前景和背景，更新背景模型，去除缓慢变化的因素，如阳光照射等；

2)目标分类。车辆监视器利用图像特征值实现目标类型（一般是人和车）的甄别。用于目标分类的特征有空间特征和时间特征两种，空间特征包括目标轮廓、目标尺寸、目标纹理等，时间特征包括目标大小的变化、运动的速度等。本车辆监视器主要通过形状，颜色和宽高比进行车辆的识别。首先通过实验提取常见车型的比例，颜色以及形状建立模型库，然后在实际应用中进行对比和估算判断移动物体是否为车辆；

3)目标追踪。车辆监视器依据目标及其所在的环境，选择能唯一表示目标的特征，并在后续帧中搜索与该特征最匹配的目标位置。常用的跟踪算法包括：基于特征的跟踪算法，基于3D模型的跟踪，基于主动轮廓模型的跟踪以及基于运动估计的跟踪等。本车辆监视器根据尺寸比，颜色和形状来进行车辆追踪；

4)内容识别与智能分析。内容识别与智能分析位于智能视频监控的高级阶段，是实现视频监控智能化的关键。包括异常检测、身份识别及视频内容理解等。异常检测中典型的异常包括用户定义的异常情况和非常规事件，检测方法分为基于模型的方法和基于分类器的方法；本车辆监视器主要是根据物体运行速度判断危险情况发生（比如碰撞）；5)视频诊断。车辆监视器对视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等常见摄像头故障做出准确判断并发出报警信息。本车辆监视器主要基于内置的模型对比法和统计法来实现视频诊断，自动检测摄像机的状态，从而减轻维护人员的工作强度。

步骤1）目标检测基于背景减法优化的原理，该原理通过判断物体相对应位置(x,y)的像素变化率S来提取前景内容。F代表视频的每一个画面，B代表背景模块算法，x,y代表像素的坐标 f代表某点像素和背景模块中该像素的比较，目的在于算出该像素与背景模块中该点像素的相似性，S就是像素变化率的值，C代表该点像素是否发生变化，C取决于相似值S和门限值T。计算公式如下所示

S(x, y) =f(F(x, y), B(x, y))

S值越大，变化越明显。为了区别是否变化可采用以下公式判断。

C(x, y)取决于S(x, y)，如果S(x, y)>= τ，则像素已经变化，如果S(x, y)< τ，则像素未变化。

上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。

Claims (6)

1.基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器，包括与电源连接的处理器芯片，和与处理器芯片电连接的FLASH芯片、RAM芯片、音频输入接口、音频输出接口、开关量输入接口、继电器输出接口、RS485输出接口、RS232输出接口、HDMI输出接口、BNC输出接口和SD卡接口，其特征在于，所述处理器芯片为双核芯片，处理器芯片内置CORTEX-A8的处理器和DSP芯片， 与所述的处理器芯片还电连接有智能视频采集装置、射频识别装置和两个10/100M自适应网络接口。

2.根据权利要求1所述的基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器，其特征在于，所述的处理器芯片为DM8148双核芯片，CORTEX-A8的处理器处理速度为1G HZ，DSP芯片型号为C674X，DSP芯片处理速度为750M HZ。

3.根据权利要求1所述的基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器，其特征在于，所述的智能视频分析装置包括与处理器芯片电连接的高清镜头和CMOS传感器，高清镜头与CMOS传感器电连接。

4.根据权利要求1所述的基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器，其特征在于，所述的射频识别装置为工作频段2.4G HZ的RFID阅读器。

5.根据权利要求1所述的基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器，其特征在于，所述FLASH芯片有2片，各FLASH芯片存储空间为4G。

6.根据权利要求1所述的基于射频识别和智能视频分析技术的车辆监视器，其特征在于，所述电源为12V直流电源。

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