基于视觉的海关物流车辆检测装置及检测方法
【专利摘要】基于视觉的海关物流车辆检测装置及检测方法。随着中国入世和世界经济一体化进程的加快，现代物流产业的发展已经成为全球产业结构调整的一大趋势，现代物流发展的水平越来越成为体现一个国家和地中心综合竞争力的重要标志。目前的海关物流车辆在检测的过程中影响通关效率、容易增加企业负担、增加海关工作量，查验的准确性不高。本发明的组成包括：前端采集系统（1），所述的前端采集系统与智能卡口系统（2）连接，所述的智能卡口系统分别与WEB客户端计算机（3）、海关物流监控平台（4）连接。本发明用于现代物流行业。
【专利说明】基于视觉的海关物流车辆检测装置及检测方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种基于视觉的海关物流车辆检测装置及检测方法。
[0002]【背景技术】:
随着中国入世和世界经济一体化进程的加快，现代物流产业的发展已经成为全球产业结构调整的大趋势，现代物流发展的水平越来越成为体现一个国家和地中心综合竞争力的重要标志。新的形势下海关总署适时提出了“依法行政，为国把关、服务经济、促进发展”的工作指导方针，并且大量利用高新技术来提高工作质量和工作效率。
[0003]目前的海关物流车辆在检测的过程中影响通关效率、容易增加企业负担、增加海关工作量，查验的准确性不高，本专利是在原系统的基础上，更改红外线对射的方法检测车辆，而是用摄像机中的视频信息通过差分方法和SIFT特征识别方法来精准的检测车辆的到来，减少硬件设备，提高检测效率和准确性。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的目的是提供一种基于视觉的海关物流车辆检测装置。
[0005]上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种基于视觉的海关物流车辆检测装置，其组成包括:前端采集系统，所述的前端采集系统与智能卡口系统连接，所述的智能卡口系统分别与WEB客户端计算机、海关物流监控平台连接。
[0006]所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的前端采集系统包括入区通道、出区通道，所述的入区通道、出区通道上分别安装有集装箱箱号自动识别系统、电子车牌自动识别系统、IC卡自动识别系统、基于视频的车辆识别检测系统、自动放行控制系统。
[0007]所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，通过视频检测车辆的到来后，启动触发集装箱箱号自动识别系统包括灯光控制装置、图像采集装置，所述的图像采集装置与图像识别装置连接，所述的图像采集装置为双码流摄像机。
[0008]所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的电子车牌自动识别系统包括电子车牌读写器，所述的电子车牌读写器与无线射频天线连接，所述的无线射频天线与安装在运输车上的电子车牌标签，通过无线信号连接，所述的电子车牌标签为车载无线射频标签。
[0009]所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的双码流摄像机通过摄像机中的双码流中的视频流信息，通过图像中的差分算法以及特征提取算法等提取运动物体的信息，将车辆来到的信息告知所述的双码流摄像机和自动放行控制系统，避免原来系统中车辆底盘过高时，减少误操作和提高系统的可辨识性。
[0010]所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的自动放行控制系统包括车辆检测子系统、地感线圈车辆检测器，通行信号驱动子系统、和电子挡杆驱动子系统；
所述的地感线圈车辆检测器2个，分别安装于车辆通道的前方和后方；
所述的通行信号驱动子系统由LED高亮诱导显示屏组成，所述的LED高亮诱导显示屏包括电源模块、串口控制板、LED控制器、LED面板，所述的串口控制板是由一个串口、flash和ARM控制板组成；
电子挡杆驱动子系统包括输入输出板，所述的输入输出板与继电器控制器连接，所述的继电器控制器与电子挡杆连接。
[0011]一种基于视觉的海关物流车辆检测装置的检测方法，该方法包括如下步骤:
(1)系统开始工作:打开车辆检测子系统、箱号识别，等待车辆到来；
(2)车辆到达卡口，车辆检测器检测到车辆到达，向系统主控发布车辆到达状态，系统主控根据配置时序信息，决定电子车牌标签、非接触式读写器开始工作；
(3)箱号识别完成向系统主控发布箱号识别完成状态，电子车牌完成向系统主控发布电子车牌完成状态，非接触式IC卡识别完成后向系统王控发布非接触式IC卡识别完成状态，当系统主控接受到箱号识别完成和非接触式IC卡完成状态，系统主控根据配置时序信息，决定集装箱箱号自动识别系统开始工作，电子车牌标签、IC卡识别模块停止工作；
(4)所述的双码流摄像机通过摄像机中的双码流中的视频流信息，通过图像中的差分算法以及特征提取算法等提取运动物体的信息，将车辆来到的信息告知所述的双码流摄像机和自动放行控制系统；
(5)系统主控通过前端代理向后台海关物流监控平台发送采集数据并等待返回；
(6)系统主控接收到放行指令，控制LED高亮诱导显示屏显示信息，同时控制电子挡杆抬起;
(7)车辆驶离卡口，车辆检测器检测到车辆离开，电子档杆落下，系统继续等待下一辆车的到来。
[0012]有益效果:
1.本发明采用以点代面的设计思想，通过在卡口车道上定制匀分布的采样点，来消除图像中无关信息并减弱图像中的空间冗余，进而减轻了视频图像处理的计算负荷和存储负荷；提出了一种基于采样点的精准背景更新策略，背景更新定时更新的方法，利用非存在采样点的灰度值来更新存在采样点的背景，实现了一种轻量级、精准高效的背景更新方法；依据存在采样点的空间排列规律，通过简单的计算直接获取重要的交通基本参数，实现了一种轻量级的基本参数获取方法；模拟人类视觉的整体性和简单性原理，根据静止存在采样点的空间排列情况对状况进行了分析，并用摄像机中的视频信息通过差分方法寻找动态变化的边缘点，之后再将纵向的链接的边缘的数量进行统计；同时将车辆由远到近的相关SIFT特征识别进行统计，从而精准的检测车辆的到来。
[0013]2.本发明的前端采集系统主要负责对通过卡口的车辆进行车牌、箱号、重量、IC卡等信息的识别，并对车辆的通行进行控制；
集中监控中心系统主要负责对前端采集系统的设备工作状态及采集数据进行控制、监控、查询、分析、管理等工作，同时负责前端系统采集数据与保税港物流监控平台系统的数据交互工作。
[0014]3.本发明能够实现高度自动化，尽量减少和控制人为干预，提高通关速度和效率。海关关员能在各卡口控制室对经过管理授权卡口的通车情况进行监控，能够在总监控中心实现对所有卡口通车情况的监控，并可以远程对卡口采集数据进行补采、干预集装箱的放行处理；
具有自我维护功能，对卡口设备启用/禁用控制，对设备检测、复位，对卡口系统复位，对卡口设备异常报警监控，自动保存相关数据，提供日志查询统计功能；
4.本发明系统应能够对通过卡口的所有车辆抓拍图片、集装箱抓拍图片、车辆采集信息进行存储，并能够根据时间、箱型、放行方式等多种条件对所有集装箱进行查询，并打印出需要的查询统计报表；
对于指定的集装箱车辆或散货车辆，系统能够采集数据后与后台海关物流监管系统进行信息交互，接收后台海关系统放行指令，给出该车辆能否放行及原因，并能够通过显示屏对车辆进行引导；
系统应能够对通过卡口的所有集装箱抓拍图片、车辆采集信息进行存储，并能够根据时间、箱型、放行方式等多种条件对所有集装箱进行查询，并打印出需要的查询统计报表；系统能够将通过卡口的集装箱车辆的集装箱图片、采集信息、放行信息等分类保存两年以上，便于事后的核查和浏览；
系统环境适应性强、能够全天候24小时不间断工作；
5.该系统能够实现对闸口通道24小时不间断动态监控；保证各种采集数据的高精确性；系统处理速度快、执行效率高。系统在使用时，如果需要在卡口处实时拦截车辆时，即车辆需要停留在卡口处等待处理结果，则处理每辆车耗时需小于10秒；系统应具有高可靠性及安全性。
[0015]6.本发明车载无线射频标签:即电子车牌，用来存储内部标识ID、车牌号码、车架牌号、车辆自重等信息；电子车牌系统中采用的射频标签内部固化128个字节的存储空间，可擦写，具备扩充信息的能力。
[0016]7.本发明无线射频天线:用来发射无线信号激活电子车牌，同时接收电子车牌反馈的无线射频信号，并将这些信号传送给读写器；电子车牌系统中采用的天线方向性强，作用距离较远，排除相邻车辆通道天线信号的相互干扰。天线对除本身工作轴向正方向以外的其他方向电磁辐射不显著(甚至达不到手机的电磁辐射强度)，对附近操作人员安全。
[0017]8.本发明的读写器:负责驱动天线发射信号或接收天线接收到的信号，分析处理其中包含的电子车牌数据，同时将这些数据传送到PC中。电子车牌读写器作为一个外部设备，使用网络协议与PC机相连，增加了它的位置灵活性和可靠性。
[0018]【专利附图】
【附图说明】:
附图1是本发明的结构示意图。
[0019]附图2是附图1中前端采集系统的结构示意图。
[0020]附图3是货运车辆入区业务流程图。
[0021]附图4是货运车辆出区业务流程图。
[0022]【具体实施方式】:
实施例1:
一种基于视觉的海关物流车辆检测装置，其组成包括:前端采集系统1，所述的前端采集系统与智能卡口系统2连接，所述的智能卡口系统分别与WEB客户端计算机3、海关物流监控平台4连接。所述的智能卡口系统与工控机连接。
[0023]实施例2:
根据实施例1所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的前端采集系统包括入区通道、出区通道，所述的入区通道、所述的出区通道上分别安装有集装箱箱号自动识别系统5、电子车牌自动识别系统6、IC卡自动识别系统7、基于视频的车辆识别检测系统8、自动放行控制系统9。
[0024]实施例3:
根据实施例1或2所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的集装箱箱号自动识别系统包括灯光控制装置、图像采集装置，所述的图像采集装置与图像识别装置连接，所述的图像采集装置为双码流摄像机10。
[0025]集装箱车辆检测装置自动识别子系统由图像拍摄模块、灯光控制模块和车辆检测识别模块三个主要模块完成，分别负责集装箱多侧面号码图像的拍摄采集、拍摄补光灯灯光控制和集装箱图象识别校验的任务。其中图像拍摄模块作为系统中对集装箱图像数据的采集源，通过与总控制系统的配合工作，利用时序逻辑完成对集装箱的前后左右的四个侧面的图像的拍摄，并完成图像数据的压缩存储。灯光控制模块其主要采用LED灯补光技术，在环境光亮度达不到拍摄要求时采用LED灯进行补光。集装箱图像识别模块即对多幅图像进行识别，生成正确的集装箱号码，为后续的数据比对核查做准备。
[0026]本系统中的照明灯采用系统自动控制的工作方式，系统在外部光线不足时将自动打开电源点亮补光灯为摄像系统补光。
[0027]由于本系统的主控计算机距离各摄像机还是有相当的距离的，为了如实的反映各摄像机在室外条件下的环境光强度，在前端摄像机的位置安装了数字化照度采集器。该数字采集器通过内部芯片进行模数转换编码，通过串行通讯口远程控制协议完成数据读取，使该采集器的有效工作半径达到了 IKm以上。
[0028]系统监测环境光强度，根据光照强度打开和关闭照明灯的同时，摄像机的工作参数也通过远程的控制协议发生了适当的改变，目的是白天适应日光、夜晚适应灯光的强度，这样才能采集到理想的图像。
[0029]实施例4:
根据实施例1或2所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的电子车牌自动识别系统包括电子车牌读写器，所述的电子车牌读写器与无线射频天线11连接，所述的无线射频天线与安装在运输车上的电子车牌标签，通过无线信号连接，所述的电子车牌标签为车载无线射频标签。
[0030]实施例5:
根据实施例1或2所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的双码流摄像机通过摄像机中的双码流中的视频流信息，通过图像中的差分算法以及特征提取算法等提取运动物体的信息，将车辆来到的信息告知所述的双码流摄像机和自动放行控制系统，避免原来系统中车辆底盘过高时，减少误操作和提高系统的可辨识性。
[0031]所述的IC卡自动识别系统包括非接触式读写器12，所述的非接触式读写器与非接触式IC卡通过无线信号连接。
[0032]实施例6:
根据实施例1或2所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的自动放行控制系统包括车辆检测子系统、通行信号驱动子系统、电子挡杆驱动子系统；
所述的车辆检测子系统包括车辆检测器、地感线圈车辆检测器；
所述的红外车辆检测器包括4对红外对射探头13，所述的4对红外对射探头分为前后两组，安装于车辆通道上方，用于对车辆所载集装箱位置进行检测，控制集装箱箱号自动识别系统摄像机对集装箱图像进行抓拍；
所述的地感线圈车辆检测器2个，分别安装于车辆通道的前方和后方；
通行信号驱动子系统由LED高亮诱导显示屏组成，所述的LED高亮诱导显示屏包括电源模块、串口控制板、LED控制器、LED面板，所述的串口控制板是由一个串口、flash和ARM控制板组成；
电子挡杆驱动子系统包括输入输出板，所述的输入输出板与继电器控制器连接，所述的继电器控制器与电子挡杆14连接；
所述的电子地磅采重系统包括地磅15。
[0033]红外车辆检测器由四对红外对射探头组成，分为前后两组，安装于车辆通道上方，用于对车辆所载集装箱位置进行检测，控制集装箱箱号自动识别系统摄像机对集装箱图像进行抓拍。
[0034]当一辆载有集装箱的卡车通过通道的龙门时，因为红外探头的高度小于集装箱上沿的最低高度，所以在卡车前行的过程中会发生遮挡和连通的两种状态，图像拍摄就是利用这两种状态的变化来判断触发快门的时机。
[0035]这样卡车通过通道后，如果是一个集装箱可以拍下前后左右共4幅图像，如果是双箱可以拍下前箱的前、左、右和后箱的后、左、右各三幅图像。
[0036]地感线圈车辆检测器由2个地感线圈车辆检测器组成，分别安装于车辆通道的前方和后方。
[0037]前方线圈主要负责对车辆的到来进行检测，当车辆到达通道口后，地感线圈被触发，此时电子车牌读写器对车辆电子车牌进行读取。此后车辆继续向前行驶，当车辆驶离该线圈后，再次触发地感线圈，地磅进行测重，此时检测出一个车辆实际重量信息。
[0038]后方线圈主要负责对车辆驶离车道进行检测，当拦道器栏杆抬起后，车辆向前驶离车道，当车辆驶离线圈后，触发地感线圈信号，地感线圈控制拦道器自动落下档杆，同时通行信号灯变红。
[0039]实施例7:
根据实施例1或2所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，所述的智能卡口系统包括一组数据库服务器16。
[0040]实施例8
一种基于视觉的海关物流车辆检测装置的检测方法，该方法包括如下步骤:
(O系统开始工作:打开车辆检测子系统、箱号识别，等待车辆到来；
(2)车辆到达卡口，车辆检测器检测到车辆到达，向系统主控发布车辆到达状态，系统主控根据配置时序信息，决定电子车牌标签、非接触式读写器开始工作；
(3)箱号识别完成向系统主控发布箱号识别完成状态，电子车牌完成向系统主控发布电子车牌完成状态，非接触式IC卡识别完成后向系统王控发布非接触式IC卡识别完成状态，当系统主控接受到箱号识别完成和非接触式IC卡完成状态，系统主控根据配置时序信息，决定集装箱箱号自动识别系统开始工作，电子车牌标签、IC卡识别模块停止工作；
(4)所述的双码流摄像机通过摄像机中的双码流中的视频流信息，通过图像中的差分算法以及特征提取算法等提取运动物体的信息，将车辆来到的信息告知所述的双码流摄像机和自动放行控制系统；
(5)系统主控通过前端代理向后台海关物流监控平台发送采集数据并等待返回；
(6)系统主控接收到放行指令，控制LED高亮诱导显示屏显示信息，同时控制电子挡杆抬起;
(7)车辆驶离卡口，车辆检测器检测到车辆离开，电子档杆落下，系统继续等待下一辆车的到来。
[0041]实施例8
上述的基于视觉的海关物流车辆检测装置的检测方法，电子车牌采集过程:
电子车牌子系统在系统中是一个独立的线程。每辆集装箱卡车的前风挡玻璃中上方固定有电子车牌标签，其中记录了该车辆的车牌号码，车辆自重，识别ID。其中识别ID是为了配合“电子车牌卡片管理系统”设计的字段，电子车牌卡片管理系统主要负责电子车牌的登记、发放、审核、注销、查询等业务，因与本数据采集系统没有直接关系，不在此详述。
[0042]系统启动后，电子车牌数据采集系统经过必要的初始化操作自行进入待命工作状态，此状态下可以随时接受开始读取的信号。电子车牌读取操作遵循以下过程:
当前端总控制子系统发现车辆已进入数据采集中心域(以车辆进入通道地感应线圈为准)的消息后，向电子车牌采集子系统发送开始读取信号。
[0043]电子车牌采集子系统收到信号后对该消息进行分析，确定使用两个天线中的一个并完成相应的设置操作。
[0044]电子车牌采集系统通过控制射频读写器，驱动天线发射无线射频信号。在有效中心域内的电子车牌标签接收到天线发射的无线信号后将其转化成微弱电流提供给内部芯片计算使用，并借此能量将电子车牌标签中存储的数据发射出去；
天线接收到电子车牌发射的数据信号，将该电信号传送给射频读写器进行分析。通过读写器对电信号的分析解码，解析出车牌号码、车辆自重等数据，数据无线通信过程中自带校验检查，一旦发生错误，则可判断未读到标签或标签读取不正确。一次读取如果没有成功则可进行多次循环读取操作，直到正确读取标签数据或本次车牌采集任务超时或者被采集结束信号终止。
[0045]经过射频读写器确认的数据(或者读取失败的消息)通过网络协议被返回给电子车牌采集子系统，并继续传送到前端控制系统等待处理。至此一次车牌号码数据采集完成。
【权利要求】
1.一种基于视觉的海关物流车辆检测装置，其组成包括:前端采集系统，其特征是:所述的前端采集系统与智能卡口系统连接，所述的智能卡口系统分别与WEB客户端计算机、海关物流监控平台连接。
2.根据权利要求1所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，其特征是:所述的前端采集系统包括入区通道、出区通道，所述的入区通道、出区通道上分别安装有集装箱箱号自动识别系统、电子车牌自动识别系统、IC卡自动识别系统、基于视频的车辆识别检测系统、自动放行控制系统。
3.根据权利要求1或2所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，其特征是:通过视频检测车辆的到来后，启动触发集装箱箱号自动识别系统包括灯光控制装置、图像采集装置，所述的图像采集装置与图像识别装置连接，所述的图像采集装置为双码流摄像机。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，其特征是:所述的电子车牌自动识别系统包括电子车牌读写器，所述的电子车牌读写器与无线射频天线连接，所述的无线射频天线与安装在运输车上的电子车牌标签，通过无线信号连接，所述的电子车牌标签为车载无线射频标签。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，其特征是:所述的双码流摄像机通过摄像机中的双码流中的视频流信息，通过图像中的差分算法以及特征提取算法等提取运动物体的信息，将车辆来到的信息告知所述的双码流摄像机和自动放行控制系统，避免原来系统中车辆底盘过高时，减少误操作和提高系统的可辨识性。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的基于视觉的海关物流车辆检测装置，其特征是:所述的自动放行控制系统包括车辆检测子系统、地感线圈车辆检测器，通行信号驱动子系统、和电子挡杆驱动子系统； 所述的地感线圈车辆检测器2个，分别安装于车辆通道的前方和后方；. 所述的通行信号驱动子系统由LED高亮诱导显示屏组成，所述的LED高亮诱导显示屏包括电源模块、串口控制板、LED控制器、LED面板，所述的串口控制板是由一个串口、flash和ARM控制板组成； 电子挡杆驱动子系统包括输入输出板，所述的输入输出板与继电器控制器连接，所述的继电器控制器与电子挡杆连接。
7.一种基于视觉的海关物流车辆检测装置的检测方法，其特征是:该方法包括如下步骤: (O系统开始工作:打开车辆检测子系统、箱号识别，等待车辆到来； (2)车辆到达卡口，车辆检测器检测到车辆到达，向系统主控发布车辆到达状态，系统主控根据配置时序信息，决定电子车牌标签、非接触式读写器开始工作； (3)箱号识别完成向系统主控发布箱号识别完成状态，电子车牌完成向系统主控发布电子车牌完成状态，非接触式IC卡识别完成后向系统王控发布非接触式IC卡识别完成状态，当系统主控接受到箱号识别完成和非接触式IC卡完成状态，系统主控根据配置时序信息，决定集装箱箱号自动识别系统开始工作，电子车牌标签、IC卡识别模块停止工作； (4)所述的双码流摄像机通过摄像机中的双码流中的视频流信息，通过图像中的差分算法以及特征提取算法等提取运动物体的信息，将车辆来到的信息告知所述的双码流摄像机和自动放行控制系统；(5)系统主控通过前端代理向后台海关物流监控平台发送采集数据并等待返回； (6)系统主控接收到放行指令，控制LED高亮诱导显示屏显示信息，同时控制电子挡杆抬起; (7)车辆驶离 卡口，车辆检测器检测到车辆离开，电子档杆落下，系统继续等待下一辆车的到来。
【文档编号】G08G1/017GK103473934SQ201310458440
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年10月2日 优先权日:2013年10月2日
【发明者】王燕清, 石朝侠, 陈德运, 唐远新, 孙广路, 林克正, 李松, 李扬 申请人:哈尔滨理工大学