一种基于图像处理的城市智慧行为分析系统的制作方法

本发明涉及城市停车场分析系统，具体为一种基于图像处理的城市智慧行为分析系统，属于城市停车场分析技术领域。

背景技术：

随着社会的发展，城市中的汽车越来越多，停车场系统应运而生，在现代停车场管理中发挥着越来越重要的作用，停车场系统的全称是智能停车场管理系统，通常被称为停车场系统或智能停车场，停车场系统应用现代机械电子及通讯科学技术，集控制硬件、软件于一体，随着科技的发展，停车场管理系统也日新月异，目前最为专业化的停车场系统为免取卡停车场停车场管理系统是通过计算机、网络设备、车道管理设备搭建的一套对停车场车辆出入、场内车流引导、收取停车费进行管理的网络系统，是专业车场管理公司必备的工具，通过感应卡记录车辆进出信息，通过管理软件完成收费策略实现，收费账务管理，车道设备控制等功能，车道控制设备是停车场系统的关键设备，是车辆与系统之间数据交互的界面，也是实现友好的用户体验关键设备，停车场管理系统配置包括停车场控制机、自动吐卡机、远程遥控、远距离卡读感器、感应卡(有源卡和无源卡)、自动道闸、车辆感应器、地感线圈、通讯适配器、摄像机、传输设备、停车场系统管理软件等，这种系统有助于公司企业、政府机关等对于内部车辆和外来车辆的进出进行现代化的管理，对加强企业的管理力度和提高公司的形象有较大的帮助。

现有的城市停车场分析系统，通过射频感应卡作为车辆出入库以及计时扣费的载体，不能够获取车牌号为对应的车辆做计时计费处理，不能够根据停车场位置的使用情况为车主起到提示的作用，不能根据停车时间的等级为车主进行计费折扣处理，停车场拍摄的图片质量较差，容易存在丢失细节的问题，需要进一步的完善与加强功能。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决现有的城市停车场分析系统，只能通过射频感应卡作为车辆出入库以及计时扣费的载体，不能够获取车牌号为对应的车辆做计时计费处理，不能够根据停车场位置的使用情况为车主起到提示的作用，停车场拍摄的图片质量较差，容易存在丢失细节的问题，不能根据停车时间的等级为车主进行计费折扣处理的问题，而提出一种基于图像处理的城市智慧行为分析系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于图像处理的城市智慧行为分析系统，包括电子收费器、道闸、后台服务器、宽动态摄像机、显示器，所述宽动态摄像机的数量为两个，分别用于停车场出入库的牌照拍摄以及停车位字符的拍摄，所述后台服务器用于获取车牌信息以及停车位字符信息，所述电子收费器用于车辆的计费统计处理，所述电子收费器还用于控制道闸的开启状态；

所述后台服务器包括数据库、数字图像处理模块、图像去雾模块、自适应曝光模块，所述数据库中预保存有字符，所述数字图像处理模块用于相同字符的匹配，所述图像去雾模块用于图像去雾化处理，所述自适应曝光模块用于控制宽动态摄像机的光圈值，所述后台服务器获取信息的处理步骤表现为：

步骤一：位于道闸处的宽动态摄像机拍摄入库时的车牌信息，在拍摄对焦时会产生一个曝光值；

步骤二：将曝光值传输给自适应曝光模块，自适应曝光模块有预设置曝光标准值，曝光值标记为b，预设置曝光标准值标记为y，将获取到的曝光值与预设置曝光标准值做对比判定；

步骤三：当b＝y时，则说明此时的曝光程度处于标准状态，所拍摄的图片能够很好的展现车牌号的细节；

步骤四：当b小于y时，则说明此时曝光程度处于过暗的状态，自适应曝光模块发出光圈值增大信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机增大光圈值，直到b＝y时停止调节，此时执行拍摄操作；

步骤五：当b大于y时，则说明此时的拍摄环境处于过曝状态，自适应曝光模块发出光圈值缩小信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机减小光圈值，直至b＝y时停止调节，此时执行拍摄操作；

步骤六：将标准曝光值下所拍摄的图像传递给图像去雾模块；

步骤七：将图片进行去色数字化处理，将图像像素分割成若干个大小相同的子块，数字化后的图像平均灰度级表示为avgi,j，变换前的中心像素表示为xi,j，变换后的中心像素表示为xi′,j；

步骤八：再对各个子块进行局部直方图均衡化处理，局部直方图均衡化计算公式为x′i,j＝xi,j+k(xi,j-avgi,j)(0≤xi,j≤255)，通过公式得出直方图灰度级范围提高后的图像；

步骤九：将对比度提升后的图像进行二值化处理，设置一个阈值为k，图像中坐标为(x，y)的像素其灰度值表示为g(x，y)，根据阈值对图像像素进行判定；

步骤十：当g(x，y)≥k时，判定像素为目标像素；

步骤十一：当g(x，y)＜k时，判定像素为背景像素，通过计算得出二值化后车牌定位信息；

步骤十二：先扫描得到图像中每个连通集的始终位置，通过选取方框进行分割，当方框内为非汉字字符时，直接分割，当方框内为汉字字符时，先将方框内的连通集合并成一个连通集，再进行分割；

步骤十三：基于模板匹配法，将分割后的字符尺寸大小缩放为数据库中模板的大小，然后与所有的模板进行匹配，选择最佳匹配作为结果，得到车牌号信息；

步骤十四：位于停车位处的宽动态摄像机对停车位字符进行拍摄，拍摄之前会对区域内曝光值进行监测，监测处理步骤重复步骤二到步骤五的处理，生成的图片做进一步细化处理，细化处理重复步骤七到步骤十三的过程，根据停车位字符进行判定；

步骤十五：在获取到停车位字符时，将停车位字符与数据库中的预设置字符进行匹配吻合，吻合成功时，表示该停车位字符对应的车位未被占用，停车位字符标记为绿色通过显示器展示，表示可以使用；

步骤十六；在未获取到停车位字符时，无法与数据库中的字符进行匹配吻合，此时表示该停车位已被占用，停车位字符标记为红色通过显示器展示，表示不可用。

所述电子收费器包括计费模块、计时器、统计模块，所述计费模块用于根据停车时间计算出收费价格，所述计费模块还用于磁卡接触扣费，所述计时器用于计算停车时间，所述统计模块用于一年内收费的统计，所述电子收费器的计费统计处理步骤包括：

t01：入库时获取每辆通行车辆的车牌信息，获取后输出开闸信号，道闸开启；

t02：对记录的车牌开始计时；

t02：出库时获取车牌信息，停止对应车牌的计时，获取对应车辆停留时间t，t单位为小时，停车每小时单价标记为k，根据车辆停留时间进行折扣判定；

t03：当t≥48时，判定为i级用户，费用按照八折计算处理，通过公式t*k*80％得出该用户需要支付的停车费；

t04：当24≤t＜48时，判定为ii级用户，费用按照九折计算处理，通过公式t*k*90％得出该用户需要支付的停车费；

t05：当t＜24时，判定为iii级用户，不具有优惠权利，通过公式t*k得出该用户需要支付的停车费；

t06：停车费计算完成后，由用户通过磁卡接触扣费，完成扣费时，车牌号删除，产生开启信号，控制道闸开启；

t07：将最终得出的所有的停车费进行记录，在记录的同时，实时绑定时间戳，将一年内的停车费信息叠加统计，得出年度收费总额。

进一步在于：所述宽动态摄像机为cmos-dsp摄像机，且宽动态摄像机用于拍摄图像并直接转为数字信号输出。

进一步在于：所述显示器用于实时展示停车位使用信息、停车时间以及收费数值。

进一步在于：所述显示器包括有感光控制器，感光控制器根据实时获取的感光值控制显示器的显示亮度，具体控制步骤表现为：

p01：判定标准值标记为bz，实时获取的感光值标记为g，显示器的亮度分为三个档次，将各个档次的亮度分别标记为l1、l2、l3，l3＞l2＞l1；

p02：当g＝bz时，判定为标准环境，调节显示器处于l2亮度；

p03：当g≥bz时，判定为过亮的环境，调节显示器处于l3亮度；

p04：当g＜bz时，判定为过暗的环境，调节显示器处于l1亮度。

进一步在于：所述计费模块包括控制器，控制器用于控制道闸的开启与关闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、由数字图像处理模块将图片中的车牌号信息提取出来与数据库中的字符进行匹配，得到车牌号字符，将车牌号字符存储至计时器中对相应车辆进行计时，当车辆驶停在道闸前准备出停车场时，位于停车场出入库的宽动态摄像机再次对车牌信息进行拍摄，提取车牌字符，将车牌字符与之前停车时所录入的车牌字符相匹配，匹配成功时计时器停止对该车辆字符下车辆的计时作业，根据停车时间对用户进行等级划分，不同等级的用户费用折扣程度不同，停车费计算完成后，由用户通过磁卡接触扣费，完成扣费时，车牌号删除，产生开启信号，控制道闸开启，停车费通过统计模块保存记录，记录时对应的停车费信息后附上时间，统计一年内停车场的总收入。

2、当停车位上停有车辆时，车辆将停车位字符遮挡，位于停车位处的宽动态摄像机所拍摄的图片无法提取车位字符，数据库中的停车位字符得不到匹配重合，说明该停车位处于占用状态，当停车位未停车时，则停车位字符未被遮挡，通过宽动态摄像机所拍摄的图片提取出车位字符与数据库中的车位字符相匹配吻合，说明该车位未被占用，数据库将匹配后的车位字符反馈给显示器，通过显示器起到提醒引导的作用，提示车主能够停车的车位字符。

3、位于停车场出入库的宽动态摄像机对车牌信息进行拍摄，拍摄对焦时会产生一个曝光值，将曝光值传输给自适应曝光模块，获取到的曝光值与预设置曝光标准值做对比判定，根据不同的曝光值信息对宽动态摄像机做光圈调节处理，使得宽动态摄像机所拍摄的画面的曝光值满足预设置曝光标准值，此时执行拍摄操作，拍摄后的图片经由图像去雾模块进行对比度调节，增加图片细节信息后传输至数字图像处理模块，能够在图像完成拍摄前，根据曝光值对光圈做相应的调整，从而使得拍摄时的照片成像足够清晰不会出现过曝、过暗的问题，并且对拍摄后的照片做去雾、增加对比度的进一步处理，从而更加凸显出照片的细节，便于后期的字符调取与匹配。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明系统框架图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于图像处理的城市智慧行为分析系统，包括电子收费器、道闸、后台服务器、宽动态摄像机、显示器，宽动态摄像机的数量为两个，分别用于停车场出入库的牌照拍摄以及停车位字符的拍摄，后台服务器用于获取车牌信息以及停车位字符信息，电子收费器用于车辆的计费统计处理，电子收费器还用于控制道闸的开启状态；

后台服务器包括数据库、数字图像处理模块、图像去雾模块、自适应曝光模块，数据库中预保存有字符，数字图像处理模块用于相同字符的匹配，图像去雾模块用于图像去雾化处理，自适应曝光模块用于控制宽动态摄像机的光圈值，后台服务器获取信息的处理步骤表现为：

步骤一：位于道闸处的宽动态摄像机拍摄入库时的车牌信息，在拍摄对焦时会产生一个曝光值；

步骤二：将曝光值传输给自适应曝光模块，自适应曝光模块有预设置曝光标准值，曝光值标记为b，预设置曝光标准值标记为y，将获取到的曝光值与预设置曝光标准值做对比判定；

步骤三：当b＝y时，则说明此时的曝光程度处于标准状态，所拍摄的图片能够很好的展现车牌号的细节；

步骤四：当b小于y时，则说明此时曝光程度处于过暗的状态，自适应曝光模块发出光圈值增大信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机增大光圈值，直到b＝y时停止调节，此时执行拍摄操作；

步骤五：当b大于y时，则说明此时的拍摄环境处于过曝状态，自适应曝光模块发出光圈值缩小信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机减小光圈值，直至b＝y时停止调节，此时执行拍摄操作；

步骤六：将标准曝光值下所拍摄的图像传递给图像去雾模块；

步骤七：将图片进行去色数字化处理，将图像像素分割成若干个大小相同的子块，数字化后的图像平均灰度级表示为avgi,j，变换前的中心像素表示为xi,j，变换后的中心像素表示为x′i,j；

步骤八：再对各个子块进行局部直方图均衡化处理，局部直方图均衡化计算公式为x′i,j＝xi,j+k(xi,j-avgi,j)(0≤xi,j≤255)，通过公式得出直方图灰度级范围提高后的图像；

步骤九：将对比度提升后的图像进行二值化处理，设置一个阈值为k，图像中坐标为(x，y)的像素其灰度值表示为g(x，y)，根据阈值对图像像素进行判定；

步骤十：当g(x，y)≥k时，判定像素为目标像素；

步骤十一：当g(x，y)＜k时，判定像素为背景像素，通过计算得出二值化后车牌定位信息；

步骤十二：先扫描得到图像中每个连通集的始终位置，通过选取方框进行分割，当方框内为非汉字字符时，直接分割，当方框内为汉字字符时，先将方框内的连通集合并成一个连通集，再进行分割；

步骤十三：基于模板匹配法，将分割后的字符尺寸大小缩放为数据库中模板的大小，然后与所有的模板进行匹配，选择最佳匹配作为结果，得到车牌号信息；

步骤十四：位于停车位处的宽动态摄像机对停车位字符进行拍摄，拍摄之前会对区域内曝光值进行监测，监测处理步骤重复步骤二到步骤五的处理，生成的图片做进一步细化处理，细化处理重复步骤七到步骤十三的过程，根据停车位字符进行判定；

步骤十五：在获取到停车位字符时，将停车位字符与数据库中的预设置字符进行匹配吻合，吻合成功时，表示该停车位字符对应的车位未被占用，停车位字符标记为绿色通过显示器展示，表示可以使用；

步骤十六；在未获取到停车位字符时，无法与数据库中的字符进行匹配吻合，此时表示该停车位已被占用，停车位字符标记为红色通过显示器展示，表示不可用。

电子收费器包括计费模块、计时器、统计模块，计费模块用于根据停车时间计算出收费价格，计费模块还用于磁卡接触扣费，计时器用于计算停车时间，统计模块用于一年内收费的统计，电子收费器的计费统计处理步骤包括：

t01：入库时获取每辆通行车辆的车牌信息，获取后输出开闸信号，道闸开启；

t02：对记录的车牌开始计时；

t02：出库时获取车牌信息，停止对应车牌的计时，获取对应车辆停留时间t，t单位为小时，停车每小时单价标记为k，根据车辆停留时间进行折扣判定；

t03：当t≥48时，判定为i级用户，费用按照八折计算处理，通过公式t*k*80％得出该用户需要支付的停车费；

t04：当24≤t＜48时，判定为ii级用户，费用按照九折计算处理，通过公式t*k*90％得出该用户需要支付的停车费；

t05：当t＜24时，判定为iii级用户，不具有优惠权利，通过公式t*k得出该用户需要支付的停车费；

t06：停车费计算完成后，由用户通过磁卡接触扣费，完成扣费时，车牌号删除，产生开启信号，控制道闸开启；

t07：将最终得出的所有的停车费进行记录，在记录的同时，实时绑定时间戳，将一年内的停车费信息叠加统计，得出年度收费总额。

宽动态摄像机为cmos-dsp摄像机，且宽动态摄像机用于拍摄图像并直接转为数字信号输出，宽动态摄像机是在图像传感器的每一个像素点上包含了一个10位a/d转换器，即在摄像机图像传感器上的有源像素捕捉到光信号时，直接将其放大并转换为数字信号，从而可将阵列上的信号退化和串扰降到最小，一旦数据以数字格式捕获，就可以采用数字信号处理技术来真正重现图像；显示器用于实时展示停车位使用信息、停车时间以及收费数值；

显示器包括有感光控制器，感光控制器根据实时获取的感光值控制显示器的显示亮度，具体控制步骤表现为：

p01：判定标准值标记为bz，实时获取的感光值标记为g，显示器的亮度分为三个档次，将各个档次的亮度分别标记为l1、l2、l3，l3＞l2＞l1；

p02：当g＝bz时，判定为标准环境，调节显示器处于l2亮度；

p03：当g≥bz时，判定为过亮的环境，调节显示器处于l3亮度；

p04：当g＜bz时，判定为过暗的环境，调节显示器处于l1亮度。

计费模块包括控制器，控制器用于控制道闸的开启与关闭。

本发明在使用时，当车辆位于道闸前时，位于停车场出入库的宽动态摄像机对车牌信息进行拍摄，在拍摄对焦时会产生一个曝光值，将曝光值传输给自适应曝光模块，获取到的曝光值与预设置曝光标准值做对比判定，曝光值与预设置曝光标准值相等时，则说明此时的曝光程度处于标准状态，所拍摄的图片能够很好的展现车牌号的细节，当曝光值小于预设置曝光标准值时，则说明此时曝光程度处于过暗的状态，自适应曝光模块发出光圈值增大信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机增大光圈值，曝光值与预设置曝光标准值相等时停止调节，此时执行拍摄操作，当曝光值大于预设置曝光标准值时，则说明此时的拍摄环境处于过曝状态，自适应曝光模块发出光圈值缩小信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机减小光圈值，直至曝光值与预设置曝光标准值相等时停止调节，此时执行拍摄操作，拍摄后的图片经由图像去雾模块进行对比度调节，增加图片细节信息后传输至数字图像处理模块，能够在图像完成拍摄前，根据曝光值对光圈做相应的调整，从而使得拍摄时的照片成像足够清晰不会出现过曝、过暗的问题，并且对拍摄后的照片做去雾、增加对比度的进一步处理，从而更加凸显出照片的细节，便于后期的字符调取与匹配，由数字图像处理模块将图片中的车牌号信息提取出来与数据库中的字符进行匹配，得到车牌号字符，将车牌号字符存储至计时器中对相应车辆进行计时，此时道闸收到信号打开，车辆驶入至停车位位置处，当停车位上停有车辆时，车辆将停车位字符遮挡，位于停车位处的宽动态摄像机所拍摄的图片无法提取车位字符，数据库中的停车位字符得不到匹配重合，说明该停车位处于占用状态，当停车位未停车时，则停车位字符未被遮挡，通过宽动态摄像机所拍摄的图片提取出车位字符与数据库中的车位字符相匹配吻合，说明该车位未被占用，数据库将匹配后的车位字符反馈给显示器，通过显示器起到提醒引导的作用，辅助车主进行停车，当停车车主驾驶车辆准备出库时，车辆位于道闸前，位于停车场出入库的宽动态摄像机再次对车牌信息进行拍摄，提取车牌字符，将车牌字符与之前停车时所录入的车牌字符相匹配，匹配成功时计时器停止对该车辆字符下车辆的计时作业，根据停车时间对用户进行等级划分，停车时间大于等于48小时，判定为i级用户，费用按照八折计算处理，停车时间大于等于二十四小时小于四十八小时，判定为ii级用户，费用按照九折计算处理，停车时间小于二十四小时，判定为iii级用户，不具有优惠权利，停车费计算完成后，由用户通过磁卡接触扣费，完成扣费时，车牌号删除，产生开启信号，控制道闸开启，停车费通过统计模块保存记录，记录时对应的停车费信息后附上时间，统计一年内停车场的总收入，本发明可提取字符将车牌号作为计时计费的依据，并且能够提升含有车牌信息图片的质量，增加字符识别匹配的效率，可根据停车时间对用户进行等级划分，根据等级进行不同的折扣费用处理，可根据停车位的使用情况提醒车主剩余车位信息。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。