一种轻便式车牌数据采集装置、服务器和系统的制作方法

本发明涉及图像识别技术领域，尤其涉及一种轻便式车牌数据采集装置、服务器和系统。

背景技术：

随着社会、经济的发展，机动车辆的普及，国内汽车保有量的不断上升，城市中车辆数量越来越大，机动车辆的行驶安全、车辆管理越来越复杂，交通问题日益突出，由机动车衍生出来更多偷盗抢等治安问题，如何改善交通的现状及寻找更优的解决办法受到了市政府、相关领导的高度重视与民众的极大关心

鉴于此，急需寻找一种创新的办法，加强对娱乐场所、公共服务、住宅、路边侧泊停车场等狭窄道路和小范围区域进行车牌信息，时间，定位等多维度的信息采集，并融合现有创新的技术数据分析平台，根据所需的侦查内容进行多种策略应用，辅助解决城市治安管理中出现的问题。

技术实现要素：

本发明针对现有方式的缺点，提出一种轻便式车牌数据采集装置、服务器和系统，用以解决现有技术存在的上述问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种轻便式车牌数据采集装置，至少包括：

用于采集视频流的摄像头；

用于检测到所处环境的光线低于阈值时开启LED补光的补光灯模组；

用于数据交换的无线传输模块；

用于调配优化数据采集装置和对所述视频流进行图像识别以获取车牌数据的异构处理单元；

用于给数据采集装置供电的锂电池；

用于监控锂电池的电压电流、温度、电池电量及充放电数据的电源管理模块。

进一步的，所述异构处理单元对视频流进行图像识别以获取车牌数据的步骤如下：

获取摄像头拍摄的视频流；

对视频流进行抽取图像帧处理以获取第一目标图像；

使用内嵌的异构处理单元对所述第一目标图像进行分析，并利用图像优化算法对所述第一目标图像中的模糊部分进行识别还原及对暗场和光场像素细节进行WDR均衡还原以获取第二目标图像；

对所述第二目标图像进行图像识别和位置信息匹配以获取车辆的位置信息、车牌的颜色、号码和类型信息及车辆颜色和品牌信息，并形成Json结构化信息文件、第二目标图像的全景图及车牌所在区域的截图；

调取所述第二目标图像中车辆的位置信息及静止或运动的状态信息，将所述位置信息和状态信息打包，并将打包后的数据传输至服务器。

进一步的，所述异构处理单元将所述视频流、第一目标图像和第二目标图像图像存储在本地数据库或SD卡内。

进一步的，所述异构处理单元采用CPU和GPU结合一体的运算处理器。

进一步的，所述无线传输模块通过3G网络、4G网络和/或wifi传输所述视频流。

进一步的，所述无线传输模块通过FTP或TCP/IP协议进行数据交换。

第二个方面，提供了一种服务器，通过无线网络连接如上所述的轻便式车牌数据采集装置以查看所述装置的工作状态和内容及传输数据采集任务。

进一步的，所述服务器至少还包括数据库、存储设备及Web服务器以实现均衡负载。

进一步的，所述均衡负载，是指：加权的方式以实现负载均衡轮询算法、随机算法、最少链接分配算法、Hash算法以及加权的方式以实现负载均衡。

第三个方面，提供了一种轻便式车牌数据采集系统，至少包括如上所述的轻便式车牌数据采集装置、如上所述的服务器、数据控制系统及指挥管理平台，其中，所述数据控制系统包括硬件部分和软件部分以用于数据采集与数据信息发布，硬件部分至少包括接入服务器、网络交换设备、网络安全设备，软件部分至少用于提供标准的数据交换接口，所述指挥管理平台至少用于规划巡逻路线、发布巡查任务、对紧急事件进行布控及指挥调度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过获取车辆的车牌图像并进行识别以获取车牌信息及车辆的位置信息的技术，能够在交通管理及刑侦系统中提供技术支持；

2、使用3G/4G多模多频段无线通信模快，能够兼容国内3三大运营商，在不同的城市均能通过选择运营商合作，建造较为畅顺的数据通讯服务，实现前端采集装置到后端服务器之间数据的互联互通；

3、通过图像识别技术及车牌识别算法能够高效准确的识别出车子和车牌颜色、车牌字符等，为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段；

4、后台服务器在大量并发的访问和数据传输时，通过数据库、存储设备及Web服务器的配合，再基于轮询算法、随机算法、最少链接分配算法及Hash算法的基础上以实现均衡负载，能够解决大型网站访问量大、并发量高和海量数据的问题。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例中的一种轻便式车牌数据采集装置结构图；

图2为本发明实施例中的异构处理单元对视频流进行图像识别以获取车牌数据的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分例，实施而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例一

如图1所示，提供了本发明一个实施例的一种轻便式车牌数据采集装置，至少包括摄像头A101、补光灯模组A102、无线传输模块A103、异构处理单元A104、锂电池A105及电源管理模块A106：

该摄像头A101用于采集视频流；

在支持抓拍高分辨率图片的同时，能实现采集时高清视频录像功能。可以在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像，视频编码格式支持主流的H.264，录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹，并提供录像查询、录像下载等功能。

该补光灯模组A102用于检测到所处环境的光线低于阈值时开启LED补光；

补光是装置的重要组成部分，关系到最终的图像质量，装置采用了高性能、低功耗、无光污染的补光设备，配以光敏器件，白天可自动关闭，夜间或光照弱时会自动打开。同时为了更好的提高夜间模式的捕获率和号牌识别率，在夜间情况，通过LED补光灯对环境进行补光，依据车牌反光原理加大了视频检测的准确性，解决了行人、自行车、大型车辆干扰问题。

该无线传输模块A103用于数据交换；

进一步的，无线传输模块通过3G网络、4G网络和/或wifi传输视频流。使用3G/4G多模多频段无线通信模快，兼容国内3三大运营商，在不同的城市均能通过选择运营商合作，建造较为合适及畅顺的数据通讯服务。实现前端采集装置到后端服务器之间数据的互联互通。

进一步的，无线传输模块通过FTP或TCP/IP协议进行数据交换；且支持多种方式的数据传输：可通过FTP或TCP/IP协议将车辆图片、车辆通过信息(时间、地点、车牌号码、车身颜色等)、设备监测数据等上传到服务器；也可在服务器通过网络调用或下载操控装置存储的数据。

装置还支持数据的断点续传：如因网络中断或其它故障，数据无法上传至管理中心时，可暂时将数据存储在前端，待网络恢复后前端存储设备自动上传网络中断期间的数据至服务器。

该异构处理单元A104用于调配优化数据采集装置和对视频流进行图像识别以获取车牌数据；

进一步的，如图2所示，异构处理单元A104对视频流进行图像识别以获取车牌数据的步骤如下：

S201获取摄像头拍摄的视频流；

S202对视频流进行抽取图像帧处理以获取第一目标图像；

S203使用内嵌的异构处理单元A104对第一目标图像进行分析；

S204并利用图像优化算法对第一目标图像中的模糊部分进行识别还原及对暗场和光场像素细节进行WDR均衡还原以获取第二目标图像；

S205对第二目标图像进行图像识别和位置信息匹配以获取车辆的位置信息、车牌的颜色、号码和类型信息及车辆颜色和品牌信息，并形成Json结构化信息文件、第二目标图像的全景图及车牌所在区域的截图；

可对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行车辆，为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段。还可区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆；并识别出10种常见车身颜色，10种颜色包括：白、黑、红、黄、灰、蓝、绿、粉、紫、棕。

采用图像识别算法，对通过的所有车辆进行车辆号码识别、号牌颜色识别、车身颜色及车型等自动识别。

1)号牌结构识别

异构处理单元A104能识别的号牌结构包括：

单排字符结构的号牌，如军队用小型汽车号牌、GA36-2007中的小型汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌等；

武警用小型汽车号牌；

警用汽车号牌；

双排字符结构的号牌，如军用大型汽车号牌、军用摩托车号牌、武警用大型汽车号牌、GA36-2007中的大型汽车号牌、挂车号牌、低速汽车号牌、摩托车号牌等。

2)号牌字符识别

识别的字符包括:

①数字：0～9；

②字母：A～Z；

③省、自治区、直辖市简称：京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝；

④2012式军牌用字符：字头如V、H、K、B、N、G、J、S、L、C，字头号如A、B、C、D、K、P等，间隔符如“■”；

⑤号牌分类用汉字：警、学、领、试、挂、港、澳、超、使；

⑥武警号牌特殊字符：WJ、00～34、练。

3)号牌颜色识别

能识别蓝、黄、白、黑、绿五种底色的机动车号牌。异构处理单元A104采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型。对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。

4)车辆号牌识别

号牌识别信息包含号牌结构、号牌字符、号牌颜色等信息。

S205调取第二目标图像中车辆的位置信息及静止或运动的状态信息；调用装置的GPS定位模块定位当前位置信息。

S206将位置信息和状态信息打包，并将打包后的数据传输至服务器。

进一步的，异构处理单元A104将视频流、第一目标图像和第二目标图像图像存储在本地数据库或SD卡内。

采集的车辆图片、违章数据、高清录像等数据支持前端(装置)存储和后台(服务器)存储。

前端存储设备包括抓拍摄像机内置的SD卡和智能交通终端管理设备内置的大容量硬盘，装置在前端即可实现数据的备份存储功能。

服务器存储是将数据保存在位于后端中心的服务器，如大容量磁盘阵列等。

进一步的，异构处理单元A104采用CPU和GPU结合一体的运算处理器。

该锂电池A105用于给数据采集装置供电；20Ah大容量锂聚合物电池，再一次充满电的情况下，保证装置3.5小时以上稳定全功率工作，通过空间优化设计，保证工作温度稳定，延长寿命。

该电源管理模块A106用于监控锂电池的电压电流、温度、电池电量及充放电数据，在保证提供稳定可靠的电源供应的同时，具备过流、过压、防浪涌冲击、防静电干扰、充电保护、电池过放电保护等功能。

实施例二

提供了本发明另一个实施例的提供了一种服务器，通过无线网络连接如上的轻便式车牌数据采集装置以查看装置的工作状态和内容及传输数据采集任务。

服务器还具备故障自动检测功能，能通过软硬件自动检测故障并恢复正常工作。具有断电自动重启动、自动侦错报错、自动监测主要设备(摄像机、终端管理设备、车辆检测器、服务器等)和主要运行软件的工作状态(采集识别软件、传输软件等)等功能。

服务器具备权限管理功能，能够对不同对象分配不同类型的使用权限。

服务器具备日志记录功能。可记录主要设备、网络状态和主要运行软件的工作日志，还能记录设备或者网络状态改变(重启、或者重新连接)、主要软件发生重启或故障等事件日志。

服务器具有主动校时功能，24h内设备的计时误差不超过1.0s。

服务器具备远程维护及参数的设置等功能。

进一步的，服务器至少还包括数据库、存储设备及Web服务器以实现均衡负载。

进一步的，均衡负载，是指：通过在服务器内预置轮询算法、随机算法、最少链接分配算法、Hash算法以及加权的方式以实现负载均衡。

面对大量用户访问、高并发请求，海量数据，可以使用高性能的服务器、大型数据库，存储设备，高性能Web服务器，采用高效率的编程语言比如(Go,Scala)等，当单机容量达到极限时，通过负载均衡和分布式部署，可以解决大型网站访问量大、并发量高和海量数据的问题。

负载均衡(Load Balance)将负载(工作任务，访问请求)进行平衡、分摊到多个操作单元(服务器，组件)上进行执行。是解决高性能，单点故障(高可用)，扩展性(水平伸缩)的终极解决方案。

技术上可灵活应用的负载均衡算法如下：

1)轮询：将所有请求，依次分发到每台服务器上，适合服务器硬件同相同的场景。

2)随机：请求随机分配到各个服务器。

3)最少链接：将请求分配到连接数最少的服务器(目前处理请求最少的服务器)。

4)Hash(源地址散列)：根据IP地址进行Hash计算，得到IP地址。

5)加权：在轮询，随机，最少链接，Hash等算法的基础上，通过加权的方式，进行负载服务器分配。

前端架设了负载均衡服务，相应的后端使用配套的计算集群(Cluster)，用于应对大流量、高并发的数据上传、WEB页面应用、数据交换、数据请求。其应用的主要优势主要突出在于：

1)集群系统可解决所有的服务器硬件故障，当某一台服务器出现任何故障，如：硬盘、内存、CPU、主板、I/O板以及电源故障，运行在这台服务器上的应用就会切换到其它的服务器上。

2)集群系统可解决软件系统问题，当应用系统、操作系统、服务器三者中的任何一个出现故障，系统实际上则停止了向客户端提供服务，此情况下，尽管服务器硬件完好，但服务器已无法正常工作。而集群的最大优势在于对故障服务器的监控是基于应用，应用停止运行，其它的相关服务器就会接管这个应用，跳过服务底层出错的原因，呈现高冗余优势。

3)集群系统可以解决人为失误造成的应用系统停止工作的情况，例如，当管理员对某台服务器操作不当导致该服务器停机，因此运行在这台服务器上的应用系统也就停止了运行。由于集群是对应用进行监控，因此其它的相关服务器就会接管这个应用。

实施例三

提供了本发明另一个实施例的一种轻便式车牌数据采集系统，至少包括如上的轻便式车牌数据采集装置、如上的服务器、数据控制系统及指挥管理平台，其中，数据控制系统包括硬件部分和软件部分以用于数据采集与数据信息发布，硬件部分至少包括接入服务器、网络交换设备、网络安全设备，软件部分至少用于提供标准的数据交换接口，指挥管理平台至少用于规划巡逻路线、发布巡查任务、对紧急事件进行布控及指挥调度。

系统的后台WEB应用操作采用流行的BS架构，具备敏捷开发、灵活升级、维护成本低等优点。在广泛的市场调查和深度体验使用场景的基础下，开发出易用、实用、极具创新的页面交互，其主要的功能模块涵盖：报表、设备管理、车辆管理、运维管理4大模块。

报表查询

报表查询包括任务、设备、出勤、数据量方面的统计预览和数据导出。预览的形式可使用表格+图表的形式，图表可根据不同的数据类型进行选择不同的统计图表，如饼图、趋势图、对比图等。数据导出可以根据业务的需求，导出Excel、Word、PDF格式文件加以使用。

设备管理

设备管理涵盖列表、状态、配置、当前位置、运行轨迹、轨迹预设功能。统一模块对设备进行管理配置，所管辖设备一目了然，地图定位精准，所有设备统一调度。

车辆管理

该模块对设备所采集的辆车信息进行展示、查询，并结合治安管理需求进行布控、撤控设置，除此，更提供创新性的“地图搜车”功能，在地图上直接显示检索车辆目标，直观易用。

运维管理

运维模块于系统中充当至关重要的功能，包括系统软硬件管理、升级、配置，用户角色设定、层级关系、组规划、权限分配，系统运行监控、安全监控、操作历史记录。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，模块和相关工作单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的3个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、系统、装置、模块及单元，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。