一种具有视频图像识别、监控与计费功能的停车咪表装置的制作方法

本发明涉及一种公共区域停车位视频图像识别、监控与计费信息采集的一种装置。

背景技术：

为解决城市繁华地带或人口比较聚集区域停车难的问题，在公共道路两侧，以及其它市政公共空间内设置的停车位所具有开放性，产生了计费管理上新的特点与要求。在封闭的停车场内由于车辆只能在限定的出入口驶入及驶离，在出入口处安装的数字摄像机便可通过拍摄进出车辆的视频，处理后获得计费信息；开放空间内的停车位目前所采用的停车咪表计费与缴费需要驾乘人员具有高度自觉性，并以手工方式操作才能完成。由于此管理模式存在上述不足之处，公共区域停车服务还难以实现无人管理，于是一些公共区域的开放式停车位收费服务承包给公司或个人，由于难以获得准确、及时的计费信息，人工计费与收费存在漏洞多、收费不透明、考核和监管难度大的问题。

公共空间内开放式停车位采用的数字视频检测与监控技术必须消除镜头视场范围内穿越或滞留的行人或其它移动物体对系统的干扰与影响。现有停车场出、入口处的摄像机为瞬间工作模式，只在车辆驶入、驶出时抓拍图像并识别和记录，镜头与目标之间没有其它物体存在；目前停车位探测一般采用超声波测距、地磁线圈感应技术，超声探头位于停车位和车辆上方，地磁线圈置于停车位地面下方；在车辆停放过程中，上述车位传感器与车辆之间不会出现移动物体侵入，即不会因为移动侵入物而产生误判。在开放的公共空间内，采用视频自动检测技术进行驶入、驶出状态识别和停车位状态探测与监控时，镜头视场范围内的移动侵入物对探测和识别都将造成频繁干扰与影响，并导致系统误判。镜头与探测目标之间的视距越大、视场越开阔时，移动侵入物导致的误判概率越大；公共空间内行人与移动物体密度越大、滞留时间越长时，系统误判概率也越大。本装置采用多要素综合判断算法，有效降低误判发生的概率。

商场、写字楼、住宅区等收费停车场采用出入口识别、即时收费方式，而公共空间停车位大多具有市政属性，停车位比较分散，分布范围广。为实现市政化无人管理，非即时收费，本装置在探测、监管和计费流程上做了对应设计，通过全过程证据采集，为追缴欠费、行政处罚恶意逃费行为提供依据。

本装置需设置安装于各个停车位附近，也存在安装位置分散、分布区域广泛的特点，通过市政供电体系解决电源问题具有非常大的难度。为此，市政供电无法到达区域，本装置内置无线供电模块，通过非接触式快速充电电源系统定期补充本装置电能。

为解决上述问题，本发明将实现一种分布式的、低功耗的咪表装置，采用视频采集、图像处理与数字加密技术，实现对每个停车位在车辆驶入、停留和驶离过程中进行状态识别与全程监控，通过综合判断解决镜头视场侵入物导致的误判，生成准确的计费信息，并采集获得不可更改的现场监控图片证据。同时，该咪表装置作为架构于物联网和互联网之上的停车收费系统的一个基本组成单元，其工作原理与方式完全不同于传统意义上的停车咪表，也不同于用于停车场计费管理的视频监控系统，其应用将会为公共空间内开放式停车位的停车收费服务的无人化、市政化管理奠定基础。

技术实现要素：

本发明的目的在于为公共空间内停车收费管理提供一种带“电子眼”功能的咪表装置，实现对开放式停车位的占用状态检测、车辆识别与监控、计费信息采集等功能。

本发明的实现过程：该咪表装置主要由内置滤光镜头、数字摄像机和gpu微处理器等模块构成，车辆进入、离开停车位期间，摄像机拍下车辆视频图像，通过处理器模块进行实时监控与识别，生成数字加密图片和计费信息；由数据传输模块将以上信息通过移动网络传输到后台计费管理系统处理。

本装置具有停车位占用状态检测功能，可根据监视区域内能否探测到驶入车辆、探测到的物体能否识别，来判定停车位处于“空闲”、“非法占用”和“正常占用”状态。

本装置具有移动检测功能，当车辆驶入、驶出停车位时，实时监测车辆动态变化情况，检测并记录车辆驶入、驶出时的时间、地理位置与停车位编号等信息，生成计费信息和加密监控图像。

本装置具有视频图像识别功能和消除视场内移动侵入物干扰影响的算法，可以识别出车辆信息，并与途经过停车位的行人、自行车等其它移动物体相区别，排除视场内侵入物的干扰和影响，防止误判；可以识别并记录停车位上车辆的车牌号码、车辆类型等信息。

本装置具有闪光拍照功能，摄像机内置测光传感器件测得环境光照强度低于限定值或不足以获得清晰视频图像时，本装置启动闪光灯工作模式，摄像机停止连续视频流的获取，在闪光灯辅助下拍摄目标图片。

本装置具有过程监控功能，根据设定时间间隔对停车位上车辆视频码流进行抓取，生成监控图片。

本装置具有数字加密功能，从视频码流中抓取的数字图片、与对应时间、地理信息、车位编码、车牌号码的信息一起进行数字加密，生成不可更改的加密图片和水印文本。

本装置提供了停车位预约、非即时付费等支持功能，可根据停车时间、不同时段费率，生成对应车牌号码的费用明细、应付金额等计费信息。需要与移动数据网络、后台计费系统、维护系统一起构成一个完整系统，才能实现公共区域的停车收费功能。

本装置具有停车位状态显示功能，通过安装于装置表面的红、绿两组led指示灯分别显示停车位的不同工作状态：绿灯亮表示停车位处于“空闲”状态，可以提供停车服务；绿灯闪烁，表示该停车位已被预约，只为预约车辆提供停车服务；红灯亮，表示该停车位已被占用，正处于服务状态；红灯闪烁，表示该停车位停止服务，或禁止使用。

本装置具有本地存储功能，根据预先设定工作模式，可将摄像机拍摄的原始视频码流、或压缩过的视频流数据、以及生成的监控图片、计费信息等数据暂存本装置内置存储器内；根据存储容量、设定周期，按先入先出原则，新生成的数据动态更新并覆盖超过设定期限的数据，实现循环存贮。

本装置具有联网通信功能，通过4g/5g移动网络，将安装于不同区域内公共停车位上的该装置联网构成一个区域物联网络，相邻装置之间可以自组局部网络，互相通信和传输数据，为共享gpu资源和远程通信资源，降低硬件成本提供可能性。通过该装置内置视频传感部件和信息处理模块动态感知所有停车位的使用状况，并获得停车车辆的监控、计费信息；后台计费系统可以实时调取各个装置内的低数据量的监控、计费信息，或暂存于本地的高数据量的视频码流信息。

本装置具有离线运行的功能，当移动数据传输网络发生突发拥堵时，或网络故障时，本装置可独立工作，并在检测到网络恢复正常后将暂存本地的数据上传到后台计费系统。

本装置电源供电系统，即可采用市政供电与太阳能供电，也可采用无线模块充电，内置蓄能电池，维持一定时间内的正常运行。

本装置具有工作状态自诊断功能，当滤光镜头被污损和遮蔽、内置模块运行异常、供电电压过低或蓄能电池容量低于设定标准时，将通过网络系统向后台维护系统告警，通知维护人员现场处理。

附图说明

附图1为本装置的内部结构示意图。

图中标号分别为：1-滤光镜头与数字摄像机、2-gpu微处理器模块、3-移动数据传输模块、4-电源供电模块。

附图2、附图3、附图4和附图5分别为本装置在不同场合下的几种典型配置与安装方式。

图中标号分别为：5-咪表装置、6-停车位、7-车辆

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述。

实施例：如图1所示，该咪表装置主要由内置滤光镜头与数字摄像机1、gpu微处理器2、移动数据传输模块3、电源供电模块4等主要模块构成，该装置主要实现对每个停车位占用状况检测、以及进入停车位车辆的监控图像与计费信息的采集，并将生成的数据通过4g/5g移动网络传输到后台计费系统处理。

安装方式：咪表装置5安装于每个停车位6的前方或侧前方，具体安装位置分别如图2、图3、图4和图5所示，附图安装方式示意图仅为几种典型应用，本发明应用方式并不限于以下描述的场合。

该咪表装置5内置的滤光镜头与数字摄像机1的高度与车辆7的车牌位置平均高度基本一致，保证获得对目标车辆7典型特征的最佳视频清晰度和识别效果。

如图2所示，咪表装置5可安装于停车位6正前方中间位置，在此位置上镜头和摄像机1可以拍摄到车辆7的车头正面或车尾背面视频图像，获得最佳的识别效果。

如图3所示，咪表装置5可安装于停车位6分界线侧前方位置，在此位置上镜头和摄像机1可以拍摄到车辆7的车头侧前方或车尾侧后方的视频信号，获得较好的识别效果。为了增强识别效果，咪表装置5内可配置两组滤光镜头与摄像机1，分别拍摄相邻停车位上车辆侧面视频信息。

图4、图5位咪表装置5的简配安装方式，每相邻两个停车位共用一个咪表装置5，每个咪表装置5内将配置两组滤光镜头与摄像机1，分别拍摄相邻停车位6上车辆7的侧面视频信息；此简配安装方式由于减少了咪表装置5的数量，将减少安装与维护成本。

咪表装置5的工作原理：停车位状态检测，无车辆驶入停车位6时，微处理器模块2对摄像机1在设定焦距内拍摄的视频信息处理时没有探测到移动物体进入监视区域内时，将判定停车位6处于空闲状态，设置绿色led指示灯亮；当车位空闲、并有车辆提前预约该停车位时，设置绿色led指示灯闪烁；探测到有大型物体停留在监视区域内并不可识别车牌号码或车辆类型时，将判定停车位6为非法占用状态，本装置将上传信息告警，通知维护人员现场处置，并设置红色led指示灯闪烁告警；探测到车辆驶入，并可识别出车辆的车牌号码和车辆类型时，将判定停车位6处于正常占用状态，设置红色led指示灯亮。

滤光镜头与数字摄像机模块1只能在停车位前方一定范围内获得满意的对焦效果和拍摄到清晰的视频图像，因此要求车辆7停放在停车位6的中间位置，车头或车尾需要与停车位分界线保持适当距离；滤光镜片可以滤除大部分强光或散射光的干扰，减弱背景色彩的影响，并对镜头起到保护作用。

咪表装置5工作时，摄像机模块1拍摄到的视频图像信息通过内部总线接口传输到gpu微处理模块2处理，gpu微处理器模块2内包含各种检测、识别软件、加密算法软件、计费软件、设备诊断与管理软件及数据存储单元。

gpu微处理模块2可根据视频流前后帧数据的变化，以及变化的统计特征，完成目标物的移动检测；通过识别算法，确定目标物的类型；综合上述信息可以探知和判断停车位的占用状况，检测和识别车辆7驶入、驶离停车位6的移动状态、对应的时间信息、车牌号码和车型信息。

在gpu微处理模块2探测、并识别车辆7为停留状态时，按设定时间间隔从视频码流中抓取图片对车辆7进行监控。在装置5与车辆7之间的监控范围内有移动物体侵入时，通过时间相关性、部分可识别特征匹配等综合要素算法，防止误判；提高可识别图片的抓拍频度，排除移动侵入物体对移动探测、监控和计费等各环节的干扰与影响。

通过gpu微处理模块2中的数字加密算法软件，将从视频码流中抓取的数字图片、与对应时间、地理信息、车位编码、车牌号码的信息一起进行数字加密，生成不可更改的加密图片和水印文本。

通过gpu微处理模块2中的计费软件，根据停车时间、不同时段费率，生成对应车牌号码的费用明细、应付金额等计费信息。当计费过程中有移动物体侵入和干扰时，根据时间相关性原则推算。

gpu微处理模块2根据预先设定工作模式，可将摄像机模块1拍摄的原始视频码流、或压缩过的视频流数据、以及生成的监控图片、计费信息等数据暂存在内置的数据存储单元内；根据存储单元的容量、设定周期，按先入先出原则，新生成的数据动态更新并覆盖超过设定期限的数据，实现循环存贮。

gpu微处理模块2的设备诊断与管理软件当检测到移动数据传输网络发生突发拥堵或通信中断故障时，自动转入离线运行状态，并在检测到网络恢复正常后将暂存本地的数据上传到后台计费系统。当探测到滤光镜头与摄像机模块1故障导致视频流异常时，将通过网络系统向后台维护系统告警，通知维护人员现场处理。

移动数据传输模块3实现联网通信功能，通过4g/5g移动网络，将安装于不同区域内公共停车位上的装置5联网构成一个区域物联网络，完成与后台信息系统的数据上传和互操作任务。

电源供电模块4对摄像机1、gpu微处理器模块2和移动数据传输模块3提供可靠的电源供给，优先采用市政供电系统，市政供电线路无法铺设和使用的场合，将采用太阳能电池方式或无线充电方式提供电源。电源模块4包括内置一组蓄能电池作为备份电源，以市政电源/蓄能电池，或太阳能电池/无线充电模块/蓄能电池，或无线充电模块/蓄能电池组合方式提高电源可靠性。电源模块4在运行过程中对供电电压实时检测，发现电压过低或蓄能电池容量低于设定标准时，将通过网络系统向后台维护系统告警，通知维护人员现场处理。

咪表装置5根据上述供电模式采取不同的电源管理模式，采用太阳能与蓄能电池组合供电时微处理器模块2将设置于低功耗方式，停止暂存连续视频码流数据；数字摄像机1调低视频清晰度，在较低视频码率状态下工作。