一种基于图像识别技术的路边停车管理方法及其系统与流程

本发明涉及路边停车管理技术领域，具体基于图像识别技术的路边停车管理方法及系统。

背景技术：

随着当前经济的快速发展，汽车数量每年呈几何级数增长，交通拥挤日益严重，路边停车管理无序、占道停车严重。而路边停车不具备闸道收费的封闭环境条件，传统的停车场管理无法适用路边停车，需要通过建设一个与路边停车管理与服务相关的管理方法及系统，通过技术手段把停车位和车辆融合在一起。

中国专利201610172781.1公开了一种停车管理方法及装置、系统，包括获取监控摄像头发送的监控区域的第一图像，根据第一图像，确定停车区域是否有车辆停泊，若停车区域有车辆停泊，则获取通过第二图像识别出的停泊车辆的车牌信息，将停泊车辆的车牌信息和停泊时间发送至停车服务器，以使停车服务器为停泊车辆计费。但是该方法及系统存在的问题为只能对已有的停车位进行监控。

中国专利201410728397.6公开了一种基于云技术平台的智慧路边停车管理系统，采用云平台服务器进行处理，存储用户的停车数据信息以及停车请求数据信息和停车交易记录信息；停车采集单元，设置于道路的各个停车位，用于实时采集路边停车位的停车状态数据，并进行信息数据上传；停车申请服务单元，用于查询路边停车相关的信息以及对停车位进行停车申请，用户通过app、电话或网站对停车服务进行申请与查询；停车交易处理单元，用于对停车申请与停车状态进行处理，并生成停车订单，对停车订单进行缴费结算，同时对停车服务进行判定及停车订单进行纠错处理，并生成停车订单，对停车订单进行缴费结算，同时对停车服务进行判定及对停车订单进行纠错处理；运营管理单元包括运营维护子系统，用于对路边停车的情况及停车设备进行实时监控，发送该操作指令对停车设备的各项参数进行设置；巡检pda子系统，用于处理巡管pda客户端上传的信息，巡管pda客户端对车位的违章信息进行录入，一边进行处罚。但是，该系统存在的问题为需要在每个停车位上设置一个停车采集单元，成本较高。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于图像识别技术的路边停车管理方法及系统，通过图像识别技术可自行标定车位，并进行车位管理，大幅降低实施成本，便于应用推广。

本发明提供的一种基于图像识别技术的路边停车管理方法，包括以下步骤：

s1、停车采集单元拍摄图像画面，并进行停车位标定，然后通过网络传输装置将车位gps信息、车位标定信息和车位初始信息发送至大数据单元；

s2、图像处理装置采集的车位图像进行车位状态更新，并将检测结果通过网络传输装置发送至大数据单元；

s3、大数据单元接收并存储网络传输装置发送的车位信息，车位车主自行登记；

s4、若车位车主未进行登记，信息处理单元触发推送提醒数据至巡视单元到车位现场完成拍摄取证和车牌录入，通过移动通讯端传输至数据中心单元，完成车辆登记；

s5、信息处理单元计算停车时长，并生成停车账单推送至车主单元。

进一步的，s1中车位标定的方法为：

s11、在获取的视频图像中，用划线工具标记车位的四个顶角，形成一个自封闭的图像区间，每个自封闭的区间为一个车位；

s12、标记完成所有车位区间后，保存车位轮廓作为图像检测范围；

s13、根据车位轮廓图生成车位，系统自动为生成的每个车位编号；

s14、对生成的车位进行初始化操作，判断当前车位的停车状态。

进一步的，s2中车位状态更新的方法为：

s21、参照帧获取：摄像头以设置频率采集车位图像，作为参照帧；

s22、背景图获取：当车位状态为空闲，将采集的参照帧与已有的背景图进行逐一对比，如果特征值相似度小于阀值，则将该参照帧保存为车位背景图，如果当前还没有可做比对的背景图，则直接保存为背景图；

s23、车辆进出识别：监测车位区域的帧差，帧差信息量超过阈值，启动运动检测单元进行运动目标跟踪，并更新车位状态。

进一步的，s23中运动目标跟踪的方法为：根据目标的刚体面积与车位面积的比例，确定目标为车辆，并判定车辆停放是否异常。

进一步的，s23中运动目标跟踪还包括多目标跟踪。

进一步的，一种基于图像识别技术的路边停车管理系统，包括停车采集单元、大数据单元、信息处理单元、巡视单元和车主单元，停车采集单元用于实时采集拍摄图像画面，并进行停车位标定，将信息数据上传至大数据单元；大数据单元用于数据存储、处理停车数据及收费数据；信息处理单元用于对路边所有停车位的停车情况进行分析处理；巡视单元用于监视停车位使用情况及异常车位的车辆信息；车主单元用于车主登记信息并缴纳停车费。

进一步的，停车采集单元包括摄像装置、图像处理装置和网络传输装置，所述摄像装置按设定的频率采集车位图像作为参照帧，所述图像处理装置根据拍摄的图像进行车位标定和目标跟踪，并通过网络传输装置将处理后的数据传输至大数据单元；所述摄像装置包括用于拍摄画面的摄像头和用于定位的gps模块。

进一步的，图像处理装置包括：车位标定模块，所述车位标定模块根据拍摄的图像生成车位，并对生成的车位进行编号；存储模块，所述存储模块用于存储背景图片；对比模块，所述对比模块用于将采集的参照帧与已有的背景图进行逐一比对；运动检测模块，所述运动检测模块用于进行目标跟踪，并判断车辆停放是否异常；夜间识别模块，所述夜间识别模块用于根据车灯特征判断车辆出入；异常处理模块，所述异常处理模块用于发生车位异常状态时，通知巡视单元进行人工核实。

进一步的，大数据单元包括：车主数据模块，所述车主数据模块用于记录车主单元登记的信息；车位数据模块，所述车位数据模块用于记录车位gps信息、车位标定信息、车位初始信息和更新的车位状态信息；车辆数据模块，所述车辆数据模块用于记录车辆信息；信息补充模块，所述信息补充单元根据摄像装置获取的不同类型车辆的轮廓图片进行信息补充；收费数据模块，所述收费数据模块用于记录收费信息。

进一步的，信息处理单元包括：车位管理模块，所述车位管理模块用于根据监测车位状态信息，并将给车主分配车位；车主管理模块，所述车主管理模块用于处理车主登记信息；巡视管理模块，所述巡视管理模块用于按摄像装置分配巡视单元，并推送异常信息至对应的巡视单元；计费管理模块，所述计费管理模块用于计算停车时长，并生成停车账单推送至车主单元；停车记录统计分析模块，所述停车记录统计分析模块用于统计分析所有的停车数据。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果：

本发明提供一种基于图像识别技术的路边停车管理方法及系统，停车采集单元拍摄图像画面，并进行停车位标定，然后通过网络传输装置将车位gps信息、车位标定信息和车位初始信息发送至大数据单元；图像处理装置采集的车位图像进行车位状态更新，并将检测结果通过网络传输装置发送至大数据单元；大数据单元接收并存储网络传输装置发送的车位信息，车位车主自行登记；若车位车主未进行登记，信息处理单元触发推送提醒数据至巡视单元到车位现场完成拍摄取证和车牌录入，通过移动通讯端传输至数据中心单元，完成车辆登记；信息处理单元计算停车时长，并生成停车账单推送至车主单元。通过图像识别技术可自行标定车位，并进行车位管理，大幅降低实施成本，便于应用推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一种基于图像识别技术的路边停车管理方法的流程示意图。

图2为本发明一种基于图像识别技术的路边停车管理方法的车位标定图。

图3为本发明一种基于图像识别技术的路边停车管理系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参阅图1至图3，本实施例提供的一种基于图像识别技术的路边停车管理方法，包括以下步骤：

s1、停车采集单元拍摄图像画面，并进行停车位标定，然后通过网络传输装置将车位gps信息、车位标定信息和车位初始信息发送至大数据单元；

车位标定方法为：

第一步、在通过摄像装置获取的视频图像中，用划线工具标记车位的四个顶角，形成一个自封闭的图像区间，每个自封闭的区间为一个车位；

第二步、标记完成所有车位区间后，保存车位轮廓作为图像检测范围；

第三步、根据车位轮廓图生成车位，系统自动为生成的每个车位编号；

第四步、对生成的车位进行初始化操作，判断当前车位的停车状态。

s2、图像处理装置采集的车位图像进行车位状态更新，并将检测结果通过网络传输装置发送至大数据单元，发送的检测结果包括变动车位、变动时间、变动状态、车辆类型、车辆颜色和变动车位标记截图。

车位状态更新的具体方法为：

第一步、摄像头以设置的频率每隔5分钟采集车位图像，作为参照帧；

第二步、当车位状态为空闲，将采集的参照帧与已有的背景图进行逐一对比，如果特征值相似度小于阀值，则将该参照帧保存为车位背景图，如果当前还没有可做比对的背景图，则直接保存为背景图，便于图像处理装置自动学习雨天、阴天、晴天及夜间的车位背景图；

第三步、监测车位区域n帧与n-12帧的差值，一旦发现有帧差信息量超过阈值，启动运动检测单元进行运动目标跟踪，随后各帧与其相减，若帧差越来越大，则有车辆进入或退出。当10秒内帧差无变化，则参照帧比对，如果对比参照帧无变化，无需处理；如果对比后与参照帧相似度小于阈值，则更新车位状态。更新车位状态需与车位背景图进行比对，如果与背景图相似度小于阀值，则状态为停车。如果与背景图相似度大于阀值，则状态为空闲。

运动目标跟踪的方法为，当帧差识别超过阈值，启动运动检测模块进行运动目标跟踪。当帧差在10秒内无变化，则丢弃目标跟踪。跟踪的目标为刚体，根据目标的刚体面积与车位面积的比例，确定目标为车辆。然后用模式识别模块进行相似度对比，模式识别模块用到机器学习算法，对不同类型车辆在不同拍摄角度的轮廓进行学习。进一步确认车辆类型：大客车、小客车、四轮卡车、六轮卡车、三轮车、摩托车、人等。运动检测模块还用于检测车辆是否停车合规，如果刚体投影面积未完全融入车位区域，则判断压线停车异常。如果刚体投影面积占了两个车位区域，则判断霸位停车异常。当目标跟踪结果为停车异常或无法识别出车辆类型，则将异常监测结果通过网络传输装置发送到数据中心单元，协调巡视员进行人工核实处理。

运动目标跟踪还可以为多目标跟踪，用于应对一个图像处理装置应对多个车位同时停出的监测，特别是同一个车位面对两辆快速一进一出抢车位的情况。由于车辆进出间隔可能小于车辆进出识别时间。即前车驶离车位，系统尚未完成车位空闲状态确认，后车已驶入车位的情况。当两个目标同时进出车位时，系统进行记录，以确保当10秒内帧差无变化，进行参照帧对比时，不会误认为前车尚未驶离。

机器学习算法自动对车位采用反馈型学习模型，作为已有背景的补充，提升识别性能。首先对不同时段环境下采集的车位背景图进行学习；然后利用决策反馈模块，不断训练模式识别能力，对车辆类型进行准确识别：摄像单元获取不同类型车辆刚体在不同拍摄角度的轮廓图片，通过网络传输装置存储到大数据单元，由信息补充模块进行数据补充。若遇到无法识别的目标类型，则提交异常至巡视单元，由巡视单元通知巡视员进行人工识别反馈，反馈后将认知一个新模型，信息补充模块进行数据补充。

s3、大数据单元接收并存储网络传输装置发送的车位信息，车位车主自行登记；

s4、如果车位所停车辆在5分钟内没有登记，则通过信息处理单元，触发推送提醒数据至对应区域的巡视单元，巡视单元通知巡视员到车位现场完成巡检登记。巡检方式为在app上点选车位，打开摄像头进行车牌识别，识别成功，自动拍照上传，完成车辆登记。

s5、信息处理单元计算停车时长，并生成停车账单推送至车主单元。

一种基于图像识别技术的路边停车管理系统，包括停车采集单元、大数据单元、信息处理单元、巡视单元和车主单元，停车采集单元用于实时采集拍摄图像画面，并进行停车位标定，将信息数据上传至大数据单元；大数据单元用于数据存储、处理停车数据及收费数据；信息处理单元用于对路边所有停车位的停车情况进行分析处理；巡视单元用于监视停车位使用情况及异常车位的车辆信息；车主单元用于车主登记信息并缴纳停车费。

停车采集单元包括摄像装置、图像处理装置和网络传输装置，摄像装置按设定的频率采集车位图像作为参照帧，图像处理装置根据拍摄的图像进行车位标定和目标跟踪，并通过网络传输装置将处理后的数据传输至大数据单元；摄像装置包括用于拍摄画面的摄像头和用于定位的gps模块。

图像处理装置包括：车位标定模块，车位标定模块根据拍摄的图像生成车位，并对生成的车位进行编号；存储模块，存储单元用于存储背景图片；对比模块，对比单元用于将采集的参照帧与已有的背景图进行逐一比对；运动检测模块，所述运动检测模块用于进行目标跟踪，并判断车辆停放是否异常；夜间识别模块，夜间识别模块用于根据车灯特征判断车辆出入；异常处理模块，异常处理模块用于发生车位异常状态时，通知巡视单元进行人工核实。

夜间识别无法模块根据车灯灯光特征判断车辆出入，夜间识别模块无法有效过滤反光，炫光等对图像质量的影响，识别的失误率较高，需要异常自检模块进行自检处理。异常自检处理以5分钟/次的频率采集车位图像，作为参考帧。比对参照帧和背景图，如果相似度小于阈值，则状态为停车；如果与背景图相似度大于阈值，则状体为空闲。若当前停车状态与其自检状态不符，则为车位异常状态，需将异常监测结果通过网络传输装置发送到大数据单元，并由巡视单元通知巡视员进行人工核实处理。

大数据单元包括：车主数据模块，车主数据模块用于记录车主单元登记的信息；车位数据模块，所述车位数据模块用于记录车位gps信息、车位标定信息、车位初始信息和更新的车位状态信息；车辆数据模块，车辆数据模块用于记录车辆信息；信息补充模块，信息补充单元根据摄像装置获取的不同类型车辆的轮廓图片进行信息补充；收费数据模块，收费数据模块用于记录收费信息。

信息处理单元包括：车位管理模块，车位管理模块用于根据监测车位状态信息，并将给车主分配车位；车主管理模块，车主管理模块用于处理车主登记信息；巡视管理模块，巡视管理模块用于按摄像装置分配巡视单元，并推送异常信息至对应的巡视单元；计费管理模块，计费管理模块用于计算停车时长，并生成停车账单推送至车主单元；停车记录统计分析模块，停车记录统计分析模块用于统计分析所有的停车数据。

车主单元打开app，选择目标区域的空闲车位，导航前往。停车后，从大数据单元获取当前位置尚未登记的车位信息，并进行确认登记。当车辆离开，信息处理单元计算停车时长生成计费账单，推送到车主单元，车主自主缴费或者绑定支付账号自动扣费。

其具体操作为：

1、寻路面停车环境的核实位置架设摄像装置，并对视频画面中的停车位置进行车位标定；

2、摄像装置实时监测车位有无车辆停靠，当监测到有车辆停放或开走，通过网络传输装置上报车位信息至大数据单元，上报的车位信息包括停车位、停车时间、车辆类型、颜色、停放是否违规。

3、车主停车后，通过app自动定位当前位置，获得大数据单元推动的当前位置未登记的停车图片及已停时长。车主选择自己的车辆图片完成车位登记操作。当车开走后，信息处理单元自动计算停车时长、费用，并推送至车主单元，车主单元进行付费。

作为上述方案的补充方案，在同一场景下布设两个以上的摄像装置，对不同装置中重复标定的车位进行联动识别，相互验证，增加识别的准确度。如大树遮挡的街道，采用左右分别部署摄像装置才能将路段上的车位监视完全，对于两个摄像装置共同监测的车位，则需要标记为联动。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。