基于图像处理的停车场空位检测与最优路径引导装置及其空位检测与最优路径引导方法制造方法及图纸

一种基于图像处理的停车场空位检测与最优路径引导装置及其空位检测与最优路径引导方法，包括车位检测装置、最优路径引导装置、视频检测预警装置、数据库及管理系统、信息显示装置；数据库及管理系统用于对车位检测装置、最优路径引导装置元、视频检测预警装置元、信息显示装置之间的信息交互和传输进行协调管理和控制；本发明专利技术利用视频监控图像处理、数据库数据处理与计算机视觉优化算法，安装成本低，布设简单，可快捷高效的实现停车场空位检测与最优路径引导。测与最优路径引导。测与最优路径引导。

【技术实现步骤摘要】
基于图像处理的停车场空位检测与最优路径引导装置及其空位检测与最优路径引导方法


[0001]本专利技术涉及停车场智能检测与管理领域，具体涉及一种基于视频图像处理的空位检测与最优路径引导装置及其空位检测与最优路径引导方法。

技术介绍

[0002]近几年来，汽车动态平衡与静态管理已成为许多专家学者的重点研究内容。停车场智能管理系统迫切需要采用更自动化，更科学规范、有效快捷、安全方便的方式来提高停车场管理水平。目前，随着各项科学技术的发展，停车场智能化研究主要用于新建停车场，而旧式停车场智能化改建研究相对较少；自动化检测主要用于车辆进出口环节以进行合理化收费，而对场内车位智能检测与规范化利用研究较少，且无法实现单个车位与所停车辆的匹配。同时，现有停车场地形复杂，分区繁琐，车辆驶入寻找车位通常需要多次绕圈，浪费能源的同时为驾驶员带来极大不便，目前停车场路径引导的解决方法大多为最短路径引导，例如：公开号为CN111243327A的专利文献公开了一种基于计算机监控的车辆引导方法，该方法通过定位车辆当前所处的位置，从空闲车位集合中筛选出距离最近的目标车位，规划至目标车位的最短路径以进行车辆引导。然而，未考虑有特殊停车需求人群的其他路径引导，同时单一引导方式整体协调性差，不利于大型停车场分区的合理规划与利用。其次，现有停车场资源配置紧张，车位分布密集，一定程度上易诱发因驾驶员停车不规范造成的刮碰与妨碍事件，智能化停车场的发展趋势促使应当利用现代科技技术对此类事件加以警示与管理。

技术实现思路

[0003]基于现有技术中存在的上述不足，本专利技术提供一种基于图像处理的停车场空位检测与最优路径引导装置及其空位检测与最优路径引导方法。本专利技术利用视频监控图像处理、数据库数据处理与计算机视觉优化算法，安装成本低，布设简单，可快捷高效的实现停车场空位检测与最优路径引导。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0004]一种基于图像处理的停车场空位检测与最优路径引导装置，包括车位检测装置、最优路径引导装置、视频检测预警装置、数据库及管理系统、信息显示装置；
[0005]所述的数据库及管理系统用于对车位检测装置、最优路径引导装置元、视频检测预警装置元、信息显示装置之间的信息交互和传输进行协调管理和控制；
[0006]所述的车位检测装置用于对停车场内现有停车情况与空车位数量与位置进行识别，同时输出给数据库及管理系统进行实时调度；
[0007]所述的最优路径引导装置用于对驶入停车场内车辆运用数据处理与深度学习算法进行区域划分与最优路径引导，以保证为驶入车辆匹配最优路径，利于大型停车场分区的合理规划与利用；
[0008]所述的视频检测预警装置用于对停车场内动态车辆目标进行安全预警，以避免因
入库方位不当造成对他车的妨碍与刮碰；
[0009]所述的信息显示装置用于接收数据库及管理系统输出的路径引导信息与预警信息，通过停车场大屏、天花板导轨指示灯与扬声器输出，对驾驶予以提醒。
[0010]所述的车位检测装置包括图像采集模块、第一计算机图像处理模块和第一输出模块；图像采集模块包括摄像设备、网关设备及与摄像设备连接的传输设备，用于对停车场以设定帧数进行视频监控；第一计算机图像处理模块涉及实时视频目标检测算法、动态目标识别、关键帧对比、接收摄像头图像进行统一化处理；第一输出模块用于将车位检测结果输出给数据库与管理系统。
[0011]车位检测装置的具体工作步骤如下：
[0012]S1：停车场内摄像设备与网关设备相连，跟踪识别活动车辆与人员,将车位状态信息和图像信息的数字信号发送至计算机后台系统；
[0013]S2：计算机动态目标识别算法基于OpenCV进行设计，在动态背景下对运动目标进行检测，主要包括三个步骤，分别是运动估计，运动补偿和目标检测；
[0014]1)运动估计：采用特征点匹配算法，在图像中找到基准图像的每一特征点的唯一匹配点，通过两帧间点位置的变化求出位移矢量，再将所有运动信息带入运动模型求出背景的全局运动参数。基准图像特征点首先以当前特征点为中心，以4为步幅，将各单位正方形上的顶点与当前特征点进行匹配，求出最佳匹配的特征点中心位置。其次在此基础上改变步幅为2和1依次重复；
[0015]2)运动补偿：用仿射变换模型参数代替估计所有像素点的运动矢量，采用最小二乘法对已知特征点求解，通过反向运动补偿帧图像与参考帧图像重合来消除因摄像机扫描晃动引起的背景移动；
[0016]3)目标检测。将背景图像的稳定序列进行帧差即可获得运动目标区域，实现动态目标检测；
[0017]S3：动态目标检测将识别到的因车辆出库与入库造成的空车位增加与占用情况传输至关键帧提取模块；关键帧提取模块用于将视频采集与动态识别过程中的动态差异帧及其前后静态帧进行识别对比，进一步确认空车位的使用情况，同时将对比验证结果输出至输出模块；
[0018]S4：第一输出模块将检测结果输出至数据库及管理模块，更新数据库信息。
[0019]所述的最优路径引导装置包括入口节点车牌信息采集模块、数据库信息匹配模块和第二输出模块；入口节点车牌信息采集模块包括入口处摄像设备、网关设备及与摄像设备连接的传输设备，用于对停车场入口处驶入车辆车牌号进行识别；数据库信息匹配模块包括数据处理模块与深度学习算法模块，利用车辆历史数据学习最优停车区域与路径；第二输出模块用于将数据匹配结果输出至数据库与管理系统与信息显示装置，用于更新数据库与显示停车场大屏、天花板导轨指示灯。
[0020]最优路径引导装置的具体工作步骤如下：
[0021]S1：停车场入口处摄像设备与网关设备相连，对停车场入口处驶入车辆车牌号进行识别，将车牌信息的数字信号发送至计算机后台系统；
[0022]S2：计算机接收来自摄像设备的车牌信息，将输入信号录入数据库；
[0023]S3：数据处理包括模糊信息删除，数据过拟合处理、缩小数据、条件查询、时间处
理，数据库建立；
[0024]S4：若车牌信息为已登记车辆，深度学习模块将登记信息与目标车辆历史数据，停车场现有空车位数据进行融合，将数据输出至时空卷积层，进行卷积神经网络学习提取停车特征，结合空车位情况输出最优车位与停车路径；
[0025]S5：若车牌信息为未登记车辆但有历史驶入数据，深度学习模块首先调用数据库数据寻找该车在该停车场停车的历史信息，其中历史信息包括驶入频次，驶入时间、停车时长等；深度学习模块将目标车辆历史数据，停车场现有空车位数据进行融合，将数据输出至时空卷积层，进行卷积神经网络学习提取停车特征，结合空车位情况输出最优车位与停车路径；
[0026]S6：若车牌信息为未登记车辆且无历史驶入数据，深度学习模块直接利用停车场现有空车位数据，为驶入车辆输出最短路径规划，以便驾驶员尽快找到空车位；
[0027]S7：车位分配结果传输至第二输出模块；第二输出模块将数据匹配结果输出至数据库与管理系统与信息显示装置，用于更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的停车场空位检测与最优路径引导装置，包括车位检测装置(1)、最优路径引导装置(2)、视频检测预警装置(3)、数据库及管理系统(4)、信息显示装置(5)；所述的数据库及管理系统(4)用于对车位检测装置(1)、最优路径引导装置(2)、视频检测预警装置(3)、信息显示装置(5)之间的信息交互和传输进行协调管理和控制；所述的车位检测装置(1)用于对停车场内现有停车情况与空车位数量与位置进行识别，同时输出给数据库及管理系统(4)进行实时调度；所述的最优路径引导装置(2)用于对驶入停车场内车辆运用数据处理与深度学习算法进行区域划分与最优路径引导，以保证为驶入车辆匹配最优路径，利于大型停车场分区的合理规划与利用；所述的视频检测预警装置(3)用于对停车场内动态车辆目标进行安全预警，以避免因入库方位不当造成对他车的妨碍与刮碰；所述的信息显示装置(5)用于接收数据库及管理系统(4)输出的路径引导信息与预警信息，通过停车场大屏、天花板导轨指示灯与扬声器输出，对驾驶予以提醒；所述的车位检测装置(1)包括图像采集模块(11)、第一计算机图像处理模块(12)和第一输出模块(13)；图像采集模块包括摄像设备、网关设备及与摄像设备连接的传输设备，用于对停车场以设定帧数进行视频监控；第一计算机图像处理模块(12)涉及实时视频目标检测算法、动态目标识别、关键帧对比、接收摄像头图像进行统一化处理；第一输出模块(13)用于将车位检测结果输出给数据库与管理系统(4)；所述的最优路径引导装置(2)包括入口节点车牌信息采集模块(21)、数据库信息匹配模块(22)和第二输出模块(23)；入口节点车牌信息采集模块(21)包括入口处摄像设备、网关设备及与摄像设备连接的传输设备，用于对停车场入口处驶入车辆车牌号进行识别；数据库信息匹配模块(22)包括数据处理模块与深度学习算法模块，利用车辆历史数据学习最优停车区域与路径；第二输出模块(23)用于将数据匹配结果输出至数据库与管理系统(4)与信息显示装置(5)，用于更新数据库与显示停车场大屏、天花板导轨指示灯；所述的视频检测预警装置(3)包括视频监控模块(31)、第二计算机图像处理模块(32)、第三输出模块(33)；视频监控模块(31)包括摄像设备、网关设备及与摄像设备连接的传输设备，用于对停车场内车辆停车过程进行视频监控；第二计算机图像处理模块(32)涉及实时视频目标检测算法，接收摄像头检测的车位边线信息，识别离边线过近而有安全隐患的车辆；第三输出模块(33)用于将安全预警结果输出至数据库与管理系统(4)与信息显示装置(5)，用于输入管理系统与开闭停车场内扬声器；所述的数据库及管理系统(4)包括计算机后台(41)、第一控制器模块(42)、移动通信模块(43)、母板总线(44)和数据库系统(45)；第一控制器模块(42)、移动通信模块(43)通过计算机后台(41)与母板总线(44)进行通信连接和信息交互；第一控制器模块(42)用于对停车场空位检测与最优路径引导装置中的各功能单元进行信息采集、分析、处理、协调和控制；移动通信模块(43)用于将停车场空位检测与最优路径引导装置的停车状态信息、运行状态信息、运行日志信息传送给远程管理中心以进行保存和突发事件人员紧急干预管理；母板总线(44)用于与停车场空位检测与最优路径引导装置中的各功能单元进行通信连接和信息交互；数据库系统(45)用于对停车场空位检测与最优路径引导装置中的各功能单元输出的信息进行数据更新与录入；
所述的信息显示装置(5)包括LED显示模块(51)、扬声器模块(52)、第二控制器模块(53)；LED显示模块(51)与扬声器模块(52)通过母板总线(44)与第二控制器模块(53)同停车场空位检测与最优路径引导装置中的各功能单元进行通信连接和信息交互；所述的LED显示模块(51)包括停车场大屏与天花板导轨指示灯，停车场大屏用于显示当前停车场内现有车位情况，天花板导轨指示灯通过灯色显示对驶入车辆按照计算出的最优路径进行路线指引；扬声器模块(52)用于对停车车辆进行安全语音提醒；第二控制器模块(53)用于对停车场空位检测与最优路径引导装置中的最优路径引导单元与视频检测预警单元进行信息采集、分析、处理、协调和控制。2.权利要求1所述一种基于图像处理的停车场空位检测与最优路径引导装置的空位检测与最优路径引导方...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋佳，王薇，于德新，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：