一种枪球联动路侧泊车检测系统及方法与流程

本发明涉及一种枪球联动路侧泊车检测系统及方法，属于视频检测和视频监控技术领域。

背景技术：

路侧收费泊车，可有效解决违章停车、乱停乱放问题，进一步起到疏导交通、改善市容的作用。目前，传统的路侧泊车收费管理主要为两种方式，一位收费员管理，二为咪表管理，但均存在诸多问题，前者纯粹人员管理，存在投入人力大、收费效率低、收费依据不明确、收费不透明、纠纷多等问题。后者咪表虽然能自动检测车辆停放，但不能检测到具体的车牌号码等确切的证据，因此需要停车人员主动缴费才能进行有效管理，存在缴费靠自觉监管难度大、操作流程复杂、计费证据不足等问题。究其原因，主要为现有技术方案不能自动检测到入位泊车的车辆确切信息如车牌号码、车型、颜色等信息，并形成有效的计时计费依据，也就不能有效的制约停车车主主动缴费。

有关路侧泊车管理还未有将停车车辆信息与停车计时有效绑定的完善技术方案，如专利一种停车位于车辆信息匹配方法及停车管理收费方法(cn201310073072.4)采用射频卡的方式将车牌信息和停车位置匹配在一起，但是没有车辆图像，无法作为有效凭据；一种将车辆号牌和停车位置信息相关联的系统和方法(cn201310251486.1)采用固定摄像机的视频采集及分析将车牌信息和停车位置信息匹配，且只适用于停车场内部车位的管理，也没有涉及停车计时相关技术，无法应用在路侧泊车管理；一种路侧停车管理系统及其方法(cn201510833449.0)采用固定摄像机对停车场的出入口做卡口式检测，并未给出路侧泊车这类开放停车环境的检测方案；

枪球联动技术，枪机固定进行目标车辆或人员检测与跟踪，球机进行近景抓拍与确认结合，可解决单一枪机因场景固定，对远距离车辆或人员检测抓拍特征不清晰的问题以及单一球机检测跟踪过程中对新进入检测区域车辆容易漏掉的问题，提高检测的有效率、检测精度和抓拍图片中车辆、人员特征清晰度，然而枪球联动技术在路侧泊车应用中，要解决监控远端车辆间互相遮挡车牌、大车遮挡车牌、以及不规范停车遮挡车牌等带来的技术问题，否则无法应用。但目前现行技术中也没有有效解决该问题的技术方案，如专利一种基于网格结合插值的单枪机-多球的联动方法(cn201310029776.1)、一种基于枪球联动的坐标关联方法与装置(cn201310372758.3)、基于网格插值的单枪机多球机联动方法(cn201310029776.1)只阐述了枪球联动关联的基本方法，为涉及有关车辆、人员检测的相关技术，一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法(cn201510128597.2)涉及了采用枪球联动进行运动目标标检测的技术和枪球联动道路交通参数采集及违章抓拍系统(cn201310410165.1)涉及到了枪球联动系统进行车辆信息检测与交通信息采集、违章抓拍的系统和方法，都没有对上述技术难题提出解决的方案。

技术实现要素：

本发明采用基于枪球联动的智能视频分析技术，有效解决泊车管理中不能自动检测车辆信息并其与计时计费有效绑定的问题，采用多枪-多球球联动系统自动检测车辆入位泊车以及离开过程，自动计时计费，进一步结合车牌检测技术、识别技术识别车辆车牌号码等确切特征并抓拍图片，结合人员检测技术检测下车的司乘人员并抓拍相应的图片，在多个图片中可清晰辨别车辆车牌、车型、车身颜色、车标等车辆特征以及车辆司乘人员体貌特征，形成有效的停车收费证据，有效提升车辆泊车、以及泊车管理的效率以及费用追缴的力度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种枪球联动路侧泊车检测系统，系统最小检测单元由枪机和球机组成，其中枪机和球机都具备视频智能分析能力，组成方式有两种，为枪球一体化设备或者一台枪机加一台球机，后一种需要添加交换机，使二者能同时接入网络；整个检测系统由n个最小检测单元组成，即在路侧泊车区域侧面人行道上，每隔x米，立l米高的杆，在杆上安装一套最小检测单元，其中的x米和l米，分别以60米和7米为宜，或者根据成本和检测精度要求，适当调整，x越小，l越大检测效果越佳，但成本也会提高。每个检测区域可分为公共区和盲区，公共区指当前最小检测单元的球机和下一检测单元的球机均可覆盖该区域，盲区指当前最小检测单元所在的杆下，当前最小检测单元覆盖不到的区域。按照立杆标号，n号杆上最小检测单元的枪机为n号枪机，球机为n号球机，盲区为n号盲区，公共区为n号公共区，以此类推。

上述系统中，枪机负责检测区域内目标车辆的检测、运动车辆轨迹跟踪、停车判断以及司乘人员检测，球机负责检测区域内车辆特征图片抓拍、车牌检测、车牌识别。枪机在该区域检测到车辆后，调用相对应的球机进行特写抓拍与车辆特征检测。枪机为固定方向安装视野只覆盖前向区域，即可覆盖当前杆对应的公共区域和下一杆对应的盲区，球机可正反方向转动，可覆盖杆前后的区域，即可覆盖上一杆和当前杆对应的公共区域，以及上一杆和下一杆的盲区。以n号枪机为例，其覆盖区域为n号公共区和n+1号盲区，其n号公共区对应的同向球机为n号球机，其对向球机为n+1球机，其n+1号盲区对应的同向球机为n号球机，对应的对向球机为n+2号球机；对于起始和结束的两个立杆，需要特殊处理。1号杆最小检测单元还是1个枪机和1个球机，但其1号盲区需要在2号杆上反向安装一个0号枪机，只覆盖1号盲区，其只有前向2号球机；结束的杆设为m杆，只有盲区，没有公共区，所以最小检测单元只需要一个球机，m盲区，由m-1枪机覆盖，也只有同向m-1球机。

上述系统具体实现方法及步骤如下：

(1)配置与标定：在系统建设完成后，使用前要进行一次枪机和球机检测区域配置和枪球联动的区域标定，以确保联动准确。首先配置枪机检测区域，即域配置枪机视野内所对应的公共区和盲区的实际停车位的区域，并确认左或右侧为路侧，枪机内程序根据停车区和路侧的设定，自动生成公共区和盲区检测区域。在各个检测区域内，在近端和远端分别画两个长方形框，标定在远端和近端车辆的大小。将枪机和球机按照其所覆盖范围内的公共区和盲区，按照同向和反向两两进行配对标定，使枪机监控的范围能够有同向和反向两个球机进行覆盖。

(2)驶入检测抓拍，具体步骤为：

(2.1)n号枪机，对其负责的n号公共区和n+1号盲区进行实时视频运动检测；

(2.2)检测到n号公共区或n+1盲区的检测区域内有疑似车辆行驶缓慢或停车，确定其在检测区中坐标位置，并继续跟踪；

(2.3)同时n号枪机将坐标位置传给其区域对应的同向球机，触发其利用三位位置定位技术将球机监控场景拉到车辆所在区域近景；

(2.4)同向球机通对该坐标位置附近的车牌检测和车牌识别进行车辆的确认，并进行近景抓拍，若成功则将信息和图片存储同向球机缓存队列，并通知n号枪机；若检测不到车牌信息，则通知n号枪机检测失败；

(2.5)n号枪机接收到同向球机失败消息，则将坐标信息发给反向球机，反向球机进行同样动作与检测，成功则保留信息并通知n号枪机；失败则通知n号枪机；

(2.6)n号枪机接收到同向或反向球机的成功消息后，将车辆位置信息、对应同向或后向球机信息的id索引信息存入本机消息缓存队列；并继续跟踪车辆，判断其是否驶入泊车位；

(2.7)n号枪机接收到同向和反向球机失败消息后，放弃此次检测与跟踪；

(2.8)n号枪机检测到车辆驶入泊车位并停车，同时通知对应的同向或反向球机抓拍中景图片，该图片可清晰辨别所停位置、驶入时间，以及车型、车身颜色等特征，与之前抓拍的近景图片可明显辨认为同一辆车；

(2.9)车辆驶入泊车位并停车后，n号枪机检测到有人员从车中走出，通知对应的同向或反向球机抓拍近景图片，该图片中可辨别人员特征；

(2.10)n号枪机对应的同向或反向球机将车辆位置信息、车牌信息、近景抓拍图片、中景车辆图片、中景人员图片和时间信息上传中心，存入数据库；

(2.11)驶入过程检测完成。

(3)驶出检测抓拍，具体为：

(3.1)n号枪机检测到某停在泊位内车辆运动，并离开泊位，则停止计时，并通知其该区域对应的同向球机进行近景抓拍检测；

(3.2)同向球机进行车牌检测、车牌识别、近景抓拍、中景抓拍，若成功则将车牌号码、近景图片、中景图片以及车辆驶离时间发回中心，并通知n号枪机，完成此次驶离判断；若检测不到车牌信息，则通知n号枪机检测失败；

(3.3)n号枪机接收到同向球机失败消息，则将坐标信息发给反向球机，反向球机进行同样动作与检测，成功则上传信息并通知n号枪机；失败则通知n号枪机；

(3.4)n号枪机接收到同向和反向球机失败消息后，放弃此次检测；

(3.5)n号枪机接收到球机检测成功消息，则将该车辆相关消息释放，完成驶离检测。

本发明采用运动目标跟踪与检测、车牌检测与识别、人员检测等多种智能视频检测技术复合应用，对车辆驶入泊车位过程、车辆停入泊车位、人员下车、车辆驶离泊车位各个过程进行检测与车牌识别，并抓拍形成证据图片，在图片中清晰的看到停车位置、泊车车辆的车牌、车型、车身颜色以及司乘人员下车后人员特征等信息，并可精确确定停车时间，将停车计费信息与车牌号码、司乘人员等绑定，形成可靠、有效的停车计时凭证，一方面提高收费的准确性和收费透明度，另一方提高缴费依据的可追溯性和有效性，可有效防止不缴费的现象。

本发明在枪球联动视频检测优势的基础上，采用多枪-多球联动技术，实现停车区域双向检测，当某一个方向检测出现遮挡或异常时，调用另外一个方向球机进行检测，有效解决因大车遮挡、不规范停车遮挡等带来的漏检、误检问题，而球机可以同时支持其前后两个枪机检测区域的检测跟踪，有效利用了其云台的灵活性，使多枪多球联动，在保证了总体工程成本不增加情况下，提高了系统的综合检测能力。

本发明通过精确目标检测与跟踪检测技术，在目标车辆泊车入位前或车辆驶即将离开泊位后对目标车辆进行车牌检测与识别抓拍，有效避免车辆入位停车后车辆间相互遮挡照成的车牌检测与识别困难，提高系统的适应范围和实用性。

该发明的有益效果在于：本发明采用车辆运动检测与跟踪、车牌识别、人员检测等多种智能视频检测技术复合应用，将路侧停车场景、车辆的车牌信息、车辆特征信息、司乘人员信息与停车计时信息绑定，提高计时计费的准确性、可靠性以及计费依据的有效性，可有效解决现有方案计时计费不透明、拒不缴费等问题。同时结合多枪-多球联动技术、驶入驶离时进行车牌检测与识别和侧装的方案，可有效解决大车遮挡、不规范停车、车辆间车牌遮挡等现象照成的车牌检测与识别困难等难题，有效提高视频检测方案在路侧泊车应用的检测准确性、实用性。本发明为泊车管理前端车辆停车检测与车辆特征检测系统，其数据与云平台中心对接，可形成自动停车、自动计时计费、手机app或微信缴费等完备的泊车管理系统。

附图说明

图1是本发明实施中系统组成及布局图。

图2本发明实施中系统检测区与标定点说明图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例

本实施例中的枪球联动路侧泊车检测系统，系统最小检测单元由枪机和球机组成，其中枪机和球机都具备视频智能分析能力，组成方式有两种，为枪球一体化设备或者一台枪机加一台球机，后一种需要添加交换机，使二者能同时接入网络。整个检测系统由n个最小检测单元组成，即在路侧泊车区域侧面人行道上，每隔x米，立l米高的杆，在杆上安装一套最小检测单元，其中的x米和l米，分别以60米和7米为宜，也可根据成本和检测精度要求，适当调整，x越小，l越大检测效果越佳，但成本也会提高。提高系统组成及分布如图1所示。

图1中，每个检测区域可分为公共区和盲区，公共区指当前最小检测单元的球机和下一检测单元的球机均可覆盖该区域，盲区指当前最小检测单元所在的杆下，当前最小检测单元覆盖不到的区域。按照立杆标号，n号杆上最小检测单元的枪机为n号枪机，球机为n号球机，盲区为n号盲区，公共区为n号公共区，以此类推。

枪机负责检测区域内目标车辆的检测、运动车辆轨迹跟踪、停车判断以及司乘人员检测，球机负责检测区域内车辆特征图片抓拍、车牌检测、车牌识别。枪机在该区域检测到车辆后，调用相对应的球机进行特写抓拍与车辆特征检测。枪机为固定方向安装视野只覆盖前向区域，即可覆盖当前杆对应的公共区域和下一杆对应的盲区，球机可正反方向转动，可覆盖杆前后的区域，即可覆盖上一杆和当前杆对应的公共区域，以及上一杆和下一杆的盲区。以n号枪机为例，其覆盖区域为n号公共区和n+1号盲区，其n号公共区对应的同向(枪机与球机拍摄方向相同)球机为n号球机，其对向(球机拍摄方向与枪机相反)球机为n+1球机，其n+1号盲区对应的同向球机为n号球机，对应的对向球机为n+2号球机。

对于起始和结束的两个立杆，需要特殊处理。1号杆最小检测单元还是1个枪机和1个球机，但其1号盲区需要在2号杆上反向安装一个0号枪机，只覆盖1号盲区，其只有前向2号球机；结束的杆设为m杆，只有盲区，没有公共区，所以最小检测单元只需要一个球机，m盲区，由m-1枪机覆盖，也只有同向m-1球机。

本实施例是采用一枪多球和一球多枪即多枪-多球联动的复合联动系统，当一个枪机检测到异常，或一个方向的球机因遮挡检测不到车牌等信息时，可充分利用球机的可前后转动的灵活性，调用另一个方向球机进行检测，降低大车遮挡、不规范停车遮挡照成的误检、漏检，有效提升检测的有效率和准确率。

具体实现方法及步骤如下：

(1)配置与标定：在系统建设完成后，使用前要进行一次枪机和球机检测区域配置和枪球联动的区域标定，以确保联动准确。首先配置枪机检测区域，即域配置枪机视野内所对应的公共区和盲区的实际停车位的区域，并确认左或右侧为路侧，枪机内程序根据停车区和路侧的设定，自动生成公共区和盲区检测区域。在各个检测区域内，在近端和远端分别画两个长方形框，标定在远端和近端车辆的大小。将枪机和球机按照其所覆盖范围内的公共区和盲区，按照同向和反向两两进行配对标定，使枪机监控的范围能够有同向和反向两个球机进行覆盖(除首位两个盲区)。

(2)驶入检测抓拍，具体步骤为：

(2.1)n号枪机，对其负责的n号公共区和n+1号盲区进行实时视频运动检测；

(2.2)检测到n号公共区或n+1盲区的检测区域内有疑似车辆行驶缓慢或停车，确定其在检测区中坐标位置，并继续跟踪；

(2.3)同时n号枪机将坐标位置传给其区域对应的同向球机，触发其利用三位位置定位技术将球机监控场景拉到车辆所在区域近景；

(2.4)同向球机通对该坐标位置附近的车牌检测和车牌识别进行车辆的确认，并进行近景抓拍，若成功则将信息和图片存储同向球机缓存队列，并通知n号枪机；若检测不到车牌信息，则通知n号枪机检测失败；

(2.5)n号枪机接收到同向球机失败消息，则将坐标信息发给反向球机，反向球机进行同样动作与检测，成功则保留信息并通知n号枪机；失败则通知n号枪机；

(2.6)n号枪机接收到同向或反向球机的成功消息后，将车辆位置信息、对应同向或后向球机信息的id索引信息存入本机消息缓存队列；并继续跟踪车辆，判断其是否驶入泊车位；

(2.7)n号枪机接收到同向和反向球机失败消息后，放弃此次检测与跟踪；

(2.8)n号枪机检测到车辆驶入泊车位并停车，同时通知对应的同向或反向球机抓拍中景图片，该图片可清晰辨别所停位置、驶入时间，以及车型、车身颜色等特征，与之前抓拍的近景图片可明显辨认为同一辆车；

(2.9)车辆驶入泊车位并停车后，n号枪机检测到有人员从车中走出，通知对应的同向或反向球机抓拍近景图片，该图片中可辨别人员特征；

(2.10)n号枪机对应的同向或反向球机将车辆位置信息、车牌信息、近景抓拍图片、中景车辆图片、中景人员图片和时间信息上传中心，存入数据库；

(2.11)驶入过程检测完成。

(3)驶出检测抓拍，具体为：

(3.1)n号枪机检测到某停在泊位内车辆运动，并离开泊位，则停止计时，并通知其该区域对应的同向球机进行近景抓拍检测；

(3.2)同向球机进行车牌检测、车牌识别、近景抓拍、中景抓拍，若成功则将车牌号码、近景图片、中景图片以及车辆驶离时间发回中心，并通知n号枪机，完成此次驶离判断；若检测不到车牌信息，则通知n号枪机检测失败；

(3.3)n号枪机接收到同向球机失败消息，则将坐标信息发给反向球机，反向球机进行同样动作与检测，成功则上传信息并通知n号枪机；失败则通知n号枪机；

(3.4)n号枪机接收到同向和反向球机失败消息后，放弃此次检测；

(3.5)n号枪机接收到球机检测成功消息，则将该车辆相关消息释放，完成驶离检测。

上述过程中一些具体的方法，如下所述：

(一)标定方法：

(1)枪机和球机标定的对应关系：

如图1覆盖区域所示：

1号球机标定1号枪机公共检测区和2号盲区，0号枪机的1号盲区；

2号球机标定1号枪机的1号公共区，0号枪机的1号盲区，2号枪机的公共区和3号盲区。

n号球机标定n-2号枪机的n-1号盲区，n-1号枪机的n-1号公共区，n号枪机的n号公共区和n+1号盲区。

m号球机标定m-1号枪机的m-1号公共区和m-2号枪机的m-1号盲区。

为了简化操作，在球机的运行程序中可添加规则匹配模块，根据配置的球机位号，自动匹配出需要标定的枪机及其区域图、区域号，用户直接根据提示完成标定即可。

(2)标定方法：

如图2所示，在枪机的检测区域选取远、中、近三组点，远点选取枪机检测区域的最远边两个角点和泊车区域与检测区域远边交汇点，标号分别为1/2/3，中点选取检测区域两个边线中间点一级泊车区域的中间边线中间点，标号分别为4/5/6，近点选取检测区域最近边两个角点和泊车区域与检测区域近边交汇点，标号为7/8/9。

将枪机检测区域对应的同向球机场景调整到覆盖该区域，并逐一将球机中心点对准上午1-9点，将对应各个点时的云台坐标(x，y)记录。并利用插值法计算该球机对应检测区域中其他点的坐标，形成该球机的标定数据。同样的方法，对反向球机进行标定。

(二)车辆检测跟踪方法：

(1)运动目标检测与跟踪：

对检测区域，枪机利用帧差和背景差结合的方法，检测到运动区域，对运动区域通过sobel算法边缘检测和形态学滤波确定准确运动目标，通过其与该区域标定的车辆大小以及形状特征，确定其为疑似目标车辆，并对该疑似目标车辆采用卡尔曼滤波算法进行跟踪。

(2)驶入的判断：

枪机根据对疑似目标车辆的跟踪，判断其移动速度低于设定的驶入车辆运动速度阈值时，确定其为疑似驶入状态，调用球机进行近景拍摄，通过检测车牌确定目标车辆，同时枪机继续跟踪利用轨迹与泊车区域关系，判断是否驶入泊车位置，运动停止后，确定车辆驶入泊车位停车。

(3)驶离的判断：

枪机按照上述车辆检测跟踪方法，利用其轨迹与车位关系，判断其跨越泊车线，通知球机对该坐标目标车辆进行近景检测与抓拍，识别的车牌号码与消息队列中的该坐标对应的车牌信息匹配，则判断该车位车辆驶离。

(三)司乘人员检测方法：

车辆入位停车后，启动该车辆两侧的人员检测。以停车车辆为起点，向两侧扩展半个车辆大小区域为检测区。采用帧差与背景差结合的方式检测运动目标，对运动区域进行二值化和形态学滤波，通过运动目标轮廓和形状特征以及目标与停车车辆运动关系判断为下车人员。

检测到下车人员信息后，枪机告知对应球机坐标信息，球机通过三维定位技术进行近景抓拍，图片中可清晰辨别人员特征。检测到多个人员下车时进行多次抓拍。

(四)车牌检测、识别方法：

为解决停车入位后车辆间相互遮挡照成的车牌检测不到的难题，本发明采用通过精确目标检测与跟踪检测技术，在目标车辆泊车入位前或车辆驶即将离开泊位后对目标车辆进行车牌检测与识别抓拍，通过球机近景抓拍检测。

车辆行驶到位置1或5时，枪机将疑似目标车辆的坐标和大小发送到相应检测区域对应的球机，球机根据其坐标和大小信息，利用三位定位技术，将拍摄场景切换到该疑似目标车辆的近景。

球机车牌检测模块通过sobel算法对疑似车辆区域进行边缘检测，并进行二值化，通过扫描确定符合车牌边缘特征的车牌区域，对该区域进行精确定位以及车牌区域的预处理、字符分隔，获取车牌字符，通过基于svm的车牌识别号码进行车牌识别，确定车牌号码。同时抓拍图片，该图片中可清晰辨别车牌号码、车型、车身颜色等特征。

另外，在具体的实施过程中，由于在泊车位的同侧安装枪球摄像机可能会受树木的遮挡，导致一些位置车辆信息检测不到，可以采用在泊车位的路对侧安装的方式解决。

以上所述是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。