基于FPGA的视频采集及停车场车牌识别系统及方法与流程

本发明属于电子信息技术领域，涉及一种车牌识别系统，尤其涉及一种基于fpga的视频采集及停车场车牌识别系统及方法。

背景技术：

近年来，随着生活水平的日益提升，人们购买力的逐渐增强，拥有汽车的家庭越来愈多，随之而来的停车场的数量也逐年增加。虽然购买汽车方便了人们的出行生活、但也带来了很多问题，对于停车场来说，如何更加高效、便捷、快速的记录车辆信息成为主要问题之一。

目前车牌检测识别设备主要包括以下几种：第一种工业相机和pc机模式，特点是采用普通安防相机，结合pc机内部的图像处理算法对车牌进行识别，将识别的结果显示在屏幕上，此种方法结构简单方便，算法实现过程较容易，但系统内部需要pc将采集的图像进行处理，导致设备体积较大，对于某些要求设备体积小的场合并不适用，而且成本较高。第二种使用视频采集卡采集摄像头数据，dsp代替原本的pc机做图像处理工作进行车牌识别。采用dsp替代原本的pc机，使得设备的体积较小，但加大了开发的难度。以上的两种方案虽然可以实现功能，但是从成本以及开发难度来说都比较大。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的车牌识别方式，以便克服现有车牌识别方式存在的上述至少部分缺陷。

技术实现要素：

本发明提供一种基于fpga的视频采集及停车场车牌识别系统及方法，可减小整个设备的体积，同时加快识别速度。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种基于fpga的视频采集及停车场车牌识别系统，所述系统包括：数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块及视频显示设备；所述数据处理模块分别连接数据采集模块、数据存储模块及视频显示设备；

所述数据采集模块包括摄像头模组及距离传感器，所述距离传感器用于感知是否有车辆靠近；

所述数据处理模块包括芯片，所述芯片既含有ps端的arm处理器，也包含pl端的fpga部分，利用ps端和pl端的软硬件协调能力，在一块芯片完成数据采集、算法加速，同时具有保存和显示接口，减小体积和成本。

作为本发明的一种实施方式，所述数据采集模块采用中断的方式进行通信；当距离传感器识别到有物体在靠近时发出中断，摄像头模组开始工作，进行图像数据采集。

作为本发明的一种实施方式，所述数据处理模块包括zynqultrascale+mpsoc芯片；所述芯片的ps端具有4个coretex-a53和2个cortex-r5，能快速处理距离传感器的数据并发出中断，开始摄像头模组数据采集；利用ps端和pl端的交互能力，将ps端采集的数据传输至pl端，在pl端使用硬件编程语言对图像处理算法进行编写。

作为本发明的一种实施方式，所述数据存储模块使用ps端的sata接口将图像数据保存至硬盘中，使用pl端的输入输出io作为车牌视频显示设备的接口。

作为本发明的一种实施方式，所述视频显示设备的pl端的显示接口包括hdmi、dp、vga中的至少一个。

作为本发明的一种实施方式，所述数据存储模块包括固态硬盘；视频显示设备包括显示器。

根据本发明的另一个方面，采用如下技术方案：一种上述视频采集及停车场车牌识别系统的识别方法，所述识别方法包括：

当距离传感器的返回值小于设置的临界时，说明有车辆驶入，摄像头开始工作，ps端开启图像采集，将采集到的图像保存至固态硬盘中，并将ps端采集的图像经过axi4总线传输到pl端，经过pl端的车牌检测/识别图像处理算法获取车牌信息，最后将车牌信息显示到显示器上，完成车牌信息检测。

作为本发明的一种实施方式，所述识别方法进一步包括；系统上电后，首先设定距离传感器的临界值，然后开始距离检测。

本发明的有益效果在于：本发明提出的基于fpga的视频采集及停车场车牌识别系统及方法，可减小整个设备的体积，同时加快识别速度。

在本发明的一种使用场景中，本发明选择fpga加arm的形式以弥补现有方案的不足。将摄像头与arm处理器连接，利用arm处理器的软件编程能力对摄像头数据采集，fpga的硬件加速能力实现更快更准确的识别车牌。相比于以上两种方案，采用此种方式既减小了整个设备的体积，又加快了算法的识别速度，无论是在成本和效率上都优于以上两种。

附图说明

图1为本发明一实施例中视频采集及停车场车牌识别系统的组成示意图。

图2为本发明一实施例中视频采集及停车场车牌识别方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本申请的实现方式不受步骤实现的顺序限制。说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。

本发明揭示了一种基于fpga的视频采集及停车场车牌识别系统，图1为本发明一实施例中视频采集及停车场车牌识别系统的组成示意图；请参阅图1，所述系统包括：数据采集模块1、数据处理模块2、数据存储模块3及视频显示设备4；数据处理模块2分别连接数据采集模块1、数据存储模块3及视频显示设备4。

所述数据采集模块1包括摄像头模组及距离传感器，所述距离传感器用于感知是否有车辆靠近。在一实施例中，所述数据采集模块采用中断的方式进行通信；当距离传感器识别到有物体在靠近时发出中断，摄像头模组开始工作，进行图像数据采集。由于使用中断方式进行通信，相比与传统的轮询方式减小了ps端的工作压力，节约能耗。

在本发明的一实施例中，摄像头模组可以采用工业摄像机，工业摄像机的抗干扰性强、状态稳定，对于车牌检测这种使用场合，所需要的分辨率不需要很高，大多数工业摄像机均可满足。距离传感器对物体与摄像头的距离进行检测以发出中断信号通知摄像头开始数据采集。距离传感器主要使用光学测距传感器，相比与传统的红外测距传感器，具有结构简单、使用寿命长的特点。此传感器直接连接在ps端的emio上，通过软件对距离传感器测量的距离进行处理，简单方便。

所述数据处理模块2包括芯片，所述芯片既含有ps端的arm处理器，也包含pl端的fpga部分，利用ps端和pl端的软硬件协调能力，在一块芯片完成数据采集、算法加速，同时具有保存和显示接口，减小体积和成本。在一实施例中，当有图像数据传输时，将采集的图像数据保存至固态硬盘中，fpga端的图像处理算法会对图像进行卷积、激活、池化等处理以识别车牌信息。

在本发明的一实施例中，所述数据处理模块包括zynqultrascale+mpsoc芯片；所述芯片的ps端具有4个coretex-a53和2个cortex-r5，能快速处理距离传感器的数据并发出中断，开始摄像头模组数据采集；利用ps端和pl端的交互能力，将ps端采集的数据传输至pl端，在pl端使用硬件编程语言对图像处理算法进行编写。

在一实施例中，所述数据存储模块3可以包括固态硬盘；所述数据存储模块3使用ps端的sata接口将图像数据保存至硬盘中，使用pl端的输入输出io作为车牌视频显示设备的接口。视频显示设备4可以包括显示器；所述视频显示设备4的pl端的显示接口包括hdmi、dp、vga中的至少一个(如可以将识别后的车牌信息显示至vga接口屏幕上)。

本发明还揭示一种上述视频采集及停车场车牌识别系统的识别方法，图2为本发明一实施例中视频采集及停车场车牌识别方法的流程图；请参阅图2，所述识别方法包括：

当距离传感器的返回值小于设置的临界时，说明有车辆驶入，摄像头开始工作，ps端开启图像采集，将采集到的图像保存至固态硬盘中，并将ps端采集的图像经过axi4总线传输到pl端，经过pl端的车牌检测/识别图像处理算法获取车牌信息，最后将车牌信息显示到显示器上，完成车牌信息检测。

在本发明的一实施例中，所述识别方法进一步包括；系统上电后，首先设定距离传感器的临界值，然后开始距离检测。

综上所述，本发明提出的基于fpga的视频采集及停车场车牌识别系统及方法，可减小整个设备的体积，同时加快识别速度。

在本发明的一种使用场景中，本发明选择fpga加arm的形式以弥补现有方案的不足。将摄像头与arm处理器连接，利用arm处理器的软件编程能力对摄像头数据采集，fpga的硬件加速能力实现更快更准确的识别车牌。相比于以上两种方案，采用此种方式既减小了整个设备的体积，又加快了算法的识别速度，无论是在成本和效率上都优于以上两种。

需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施；例如，可采用专用集成电路(asic)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中；例如，ram存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现；例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。