一种基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统的制作方法

1.本发明应用于小区地面停车位管理领域，更具体地说是一种基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统。


背景技术：

2.近年来,随着经济社会的快速发展,全国机动车保有量飞快增长,伴随而来的问题除了交通拥堵,还有越来越严重的停车难题。其中"老旧小区"停车难是矛盾的集中体现之一,"老旧小区"是指上世纪八十年代、九十年代至新世纪初建设的住宅小区。当时这些小区环境优美,地理位置优越,但随着私家车的逐渐普及,停车位配置不足的问题开始困扰着居民,甚至已经严重影响到了正常的工作和生活。老旧小区停车难的问题已成为广大人民群众呼声强烈的热门话题.也是短时间不好解决的有难度的问题。伴随着技术的发展、监控技术的遍及和计算机技术的飞速发展,针对目前日益严重的停车难问题。现有技术中，通常通过运动过程的车辆，收集小区内的车位状态。现有用于车位检测的方法主要有两类：图像分析技术和传感器检测的方法。国内常用于室内停车场的检测方法主要使用传感器检测的方法。采用传感器的方法包括：1)地磁传感器:地磁传感器的技术是在车位的下方安装传感器,再根据传感器内的磁场的变化来判断车位是否有车;2)超声波和红外传感器的检测技术:此类技术是在车位的上方和下方安装传感器,若在另外一侧未发现回波,说明车位的状态为有车。上述这些技术都要对停车位及地面进行开槽、布线等大量基建施工,施工量较大,传感器也容易易发生故障,初期安装与后期使用的成本都很高,不利于批量推广,而且都智能用于室内停车位。
3.综上所示，针对现有技术中存在的上述技术问题，本技术方案提出了一种基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统,利用图像分析算法,计算出车位的状态,将其状态存入数据库,通过保安室大屏及居民微信/支付宝小程序展示车位状态,极大地方便停车和出行。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统，采用图像识别的方法，根据小区实际情况，将小区内车位划分为若干个区域（例如a/b/c/d四个区域），每个区域的出入口分别设置图像识别摄像机，在小区大门出入口也设置图像识别摄像机，同时在管理系统内将小区内停车位总数及每个区域内的车位数设定好。
5.其中，具体技术方案为：一种基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统：该管理系统中包括小区入口道闸和小区出口道闸，小区入口道闸和小区出口道闸连接核心交换机，所述小区入口道闸和小区出口道闸设置进口图像识别装置和出口图像识别装置；
所述核心交换机连接数个区域交换机，每个区域交换机连接进口图像识别装置和出口图像识别装置；所述核心交换机连接车位状态显示装置、算法服务器及路由器，所述路由器通过云服务连接手机小程序。
6.上述的基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统，其中：该管理系统中，将小区内车位划分为若干个区域，每个区域设置区域交换机，每个区域的出、入口分别设置出口图像识别装置和入口图像识别装置，在核心交换机内设定小区内停车位总数及每个区域内的车位数；当车从小区入口道闸进入小区，核心交换机首先会减掉1个可用车位，当检测到车进入若干个区域中的某区域而没在其他区域出现，系统判定车停在某区域，此时某区域的停车位被占用1个，在车位状态显示装置上会显示某区域可用车位减少1个；如果检测到同一辆车经过某区域后又被另一区域的图像识别装置捕捉到，没有在其他区域出现，系统判定车停在另一区域，此时另一区域的车位被占用1个，在车位状态显示装置上会显示另外区域可用车位减少1个，当出口道闸检测到车辆出去时，系统可用车位数加1；经过核心交换机分析计算，确保可用车位的总数x=a区域车位可用数+b区域车位可用数+c区域车位可用数+d区域车位可用数，若干个区域=a区域+b区域+c区域+d区域；每个区域图像识别到之后，将数据发送至核心交换机的算法服务器，由算法服务器根据逻辑规则计算出每个区域的可用车位，同步显示在小区保安室大屏和居民小程序中。
7.上述的基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统，其中：实现反向查询车辆位置，车主准备驶离小区，忘记车停位置，在停车管理的居民小程序中中输入自己的车牌，车牌传到算法服务器中，算法服务器将匹配车辆停放的位置；在小程序中将查询结果显示，并通过选择车位进行导航，实现找车。
8.上述的基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统，其中：实现查询车辆运行轨迹，在核心交换机输入想要查询的车牌，车牌传到算法服务器中，算法服务器将匹配车辆从入口开始到进入小区内经过的各区域图像，绘制出车辆的行驶轨迹，在电脑上显示出车辆的行驶轨迹图，并保存为图片。
9.上述的基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统，其中：该管理系统操作流程为：（1）各区域图像识别摄像机，将车牌抓拍并提取出车牌信息；（2）将车牌信息上传至服务器；（3）服务器将车牌信息和区域进行匹配，同一个车牌号最后一次被图像识别摄像机识别到系统则认为此辆车停在此区域，则此区域可用车位数量减1；（4）在车辆行驶过程中，多个图像识别摄像机抓拍到的车牌可能有偏差，车牌信息上传至服务器上之后，服务器将对车牌进行模糊匹配，根据模糊匹配规则合并相同车牌，确保可用车位数的准确性；（5）服务器将计算的结果返回信息显示到及手机端，可查看各区域可用车位数量及已停车辆的车牌号、时间等信息。
10.本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
通过上述的设计和实际的测试试验，用图像分析的方法来计算小区地面分区域停车位的状态，通过和小区停车道闸系统车位管理结合，将小区内划分为若干个区域，可以精确地计算出每个区域的车位总数和可用车位数，提高居民停车的效率，也方便访客或临时停车人员找车，如果行车过程中发送剐蹭或损坏路边设备设施，也可通过图像分析的方法查找对应车辆的行驶轨迹，提高小区的管理水平，方便居民进出，经过实际测试，得到广大居民的高度认可。
11.附图说明
12.图1为实施例中某小区平面布置示意图；图2为实施例中某小区车位状态识别系统架构图；图3为车辆进场计算流程的示意图；图4为实施例中软件界面-保安室大屏查看车位状态的示意图；图5为实施例中软件界面-居民小程序查看车位状态的示意图；图6为的车辆进场计算流程的示意图；图7为反向查询计算流程的示意图；图8为实施例中软件界面-保安室大屏查看车辆位置的示意图；图9为实施例中软件界面-居民小程序查看车辆位置的示意图；图10为查询车辆运行轨迹的示意图；图11为实施例中软件界面-保安室大屏查询车辆运行轨迹的示意图；图12为实施例中软件界面-居民区查询车辆运行轨迹的示意图；图13为数据库设计架构图。
13.图14为管理系统操作流程图。
14.具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
16.本技术方案提供的一种基于图像分析的小区地面停车位状态管理系统，总体方案设计为：该系统采用图像识别的方法，根据小区实际情况，将小区内车位划分为若干个区域，例如a/b/c/d四个区域，每个区域的出入口分别设置图像识别摄像机，在小区大门出入口也设置图像识别摄像机，同时在管理系统内将小区内停车位总数及每个区域内的车位数设定好，如附图1所示；当车从大门进入小区，系统内首先会减掉1个可用车位，当检测到车进入a区域而没在其他区域出现，系统判定车停在a区域，此时a区域的停车位被占用1个，在显示屏上会显示a区域可用车位减少1个；如果检测到同一辆车经过a区域后又被b区域的图像分析摄像机捕捉到，没有在其他区域出现，系统判定车停在b区域，此时b区域的车位被占用1个，在显示屏上会显示b区域可用车位减少1个；经过图像分析计算，确保可用车位的总数x=a区域车位可用数+b区域车位可用数+c区域车位可用数+d区域车位可用数；系统框架如附图2所示。
17.工作流程；
车辆进场，如图3所示，车主通过微信小程序或者保安室大屏查看各区域空余车位；例如小区总车位为350个，可用车位x为128个，当入口检测到车辆进去小区时，可用车位数量减1，变为127个;算法服务器实时验算可用车位x=a区域可用车位+b区域可用车位+c区域可用车位+d区域可用车位；例如原始a区域总车位为80个，可用车位为25个；如此辆车被a区域识别到之后没有再被其他区域识别到，则a区域可用车位数量减1，变为24个，如此辆车被a区域识别到之后又被其他区域识别到，则a区域可用车位数量加1，识别到此辆车区域的可用车位数减1；例如原始b区域总车位为90个，可用车位为49个；如此辆车被b区域识别到之后没有再被其他区域识别到，则b区域可用车位数量减1，变为48个，如此辆车被b区域识别到之后又被其他区域识别到，则b区域可用车位数量加1，识别到此辆车区域的可用车位数减1；例如原始c区域总车位为90个，可用车位为42个；如此辆车被c区域识别到之后没有再被其他区域识别到，则c区域可用车位数量减1，变为41个，如此辆车被c区域识别到之后又被其他区域识别到，则c区域可用车位数量加1，识别到此辆车区域的可用车位数减1；例如原始d区域总车位为90个，可用车位为11个；如此辆车被d区域识别到之后没有再被其他区域识别到，则d区域可用车位数量减1，变为10个，如此辆车被d区域识别到之后又被其他区域识别到，则c区域可用车位数量加1，识别到此辆车区域的可用车位数减1；每个区域图像识别到之后，将数据发送至算法服务器，由算法服务器根据逻辑规则计算出每个区域的可用车位，可用车位同步显示在小区保安室大屏和居民小程序中。软件界面-保安室大屏查看车位状态如附图4所示。软件界面-居民小程序查看车位状态如附图5所示。
18.车辆出场，如图6所示，车主找到车辆，准备驾车驶离小区；按“车辆进场计算流程”中算法计算每个区域车位可用数量；当出口道闸检测到车辆出去时，系统可用车位数加1;算法服务器实时验算可用车位x=a区域可用车位+b区域可用车位+c区域可用车位+d区域可用车位；每个区域图像识别到之后，将数据发送至算法服务器，由算法服务器根据逻辑规则计算出每个区域的可用车位，可用车位同步显示在小区保安室大屏和居民小程序中。
19.反向查询车辆位置，如附图7所示。车主准备驶离小区，但是忘记了车停在哪个位置；在停车管理小程序中输入自己的车牌（也支持模糊查询）；车牌传到算法服务器中，算法服务器将匹配车辆停放的位置；在小程序中将查询结果显示，并可通过选择车位进行导航，方便找车；图8为 软件界面-保安室大屏查看车辆位置，图9为软件界面-居民小程序查看车辆位置。
20.查询车辆运行轨迹，如图10所示。在后台输入想要查询的车牌；车牌传到算法服务器中，算法服务器将匹配车辆从入口开始到进入小区内经过的各区域图像，绘制出车辆的行驶轨迹；在电脑上显示出车辆的行驶轨迹图，并可保存为图片。图11为 软件界面-保安室大屏查询车辆运行轨迹，图12为软件界面-居民区查询车辆运行轨迹。
21.软件设计需要补充的技术方案数据库高可用，nosql数据库采用cassandra提供数据库服务，服务采用cassandra 集群部署，三个节点为一组，每个节点都支持数据读写，节点之前数据互相备份。在某一个节点宕机并不影响整个nosql数据库的使用。
22.高性能，对于读写频率比较高的业务数据多个节点同时支持读写，提高并发能力，提高业务处理吞吐量。图13为数据库设计架构图。
23.微服务架构系统采用微服务架构，服务分为服务消费者和服务提供者,所有服务均注册到 eureka 服务,注册中心以服务集群的方式对外提供服务。
24.微服务架构规避了中心化架构的风险,即使某几个服务不可用也不影响整个业务的使用,所有微服务也提供了服务集群的模式,对高吞吐业务请求通弄过服务网关进行负载,通过ribbion负载到请求相对较少的服务。
25.微服务架构提供了全链路服务监控能力,能够及时发现服务的可用性以及 jvm 使用占比,链路异常情况,对整个request请求进行跟踪,统计整个请求在一段时间内的平均响应时长。
26.基于云端增强系统的车辆识别技术路线为实现查询车位状态的准确率（极低的投诉率），本项目需设计专门的增强系统，针对同一种场景不同外界条件（雨雪雾天气，落叶覆盖），经过大量数据标定与训练，大幅提升此场景下不同外界条件的识别效果，有效减少外界干扰因素。
27.为了满足光线条件不足的场景，保障停车区域的成像效果不受道路影响，图像采集模组支持曝光模式快速切换和对光区域场景化标定。
28.端边云关键技术本系统是基于智慧停车业务需求及端、边、云的 ai 技术架构的特性相融合开展设计的；边缘化部署 ai 智能算法，通过对图片、视频数据的监测分析，达到对前场的实时监测；云端进行高强度、高独立的复核云端，以提高事件判断、数据识别的准确率。
29.负载均衡设计采用 dns 的负载均衡设计。在 dns 服务器中将多个地址配置为相同名称,当客户访问时将得到多个地址中的一个,从而实现负载的平均分配,来实现负载均衡。
30.代理服务器负载均衡使用代理服务器进行负载均衡。客户访问代理服务器,代理服务器将客户访问转发给内部多个服务器,从而实现负载的分配、均衡。
31.协议内部转换负载均衡有些网络协议中包含有支持进行负载分配的相关功能,比如 http协议中的地址重定向功能。
32.混合型负载均衡用多种负载均衡技术混合实现,对于每个服务器采取合适的负载均衡技术,在多个服务器中采用合适的负载均衡集群策略,从而最大限度的实现负载均衡。
33.多线程设计多线程的硬件设计工作方式不仅可以有效地做到充分利用一台电脑的硬件资源,最大限度地有效改善电脑软件的运行性能。但多线程的之间使用共享方式不当则只能可以导致适得而反,因为如cpu在多线程之间的相互切换以及多线程之间的系统资源相互共享和线程之间同步都可能需要一个比较大的线程共享资源。所以,在没有采用单核cpu的条件情况下,多个线程的运行时间交叉越少越好,交叉的越少多线程的效率越高,效果就越明显,相反多线程运行时间交叉越多效果越低,在极端的情况下,甚至多线程的效果还不及单线程顺序执行的效果好。现在计算机电脑配置越来越高, cpu 都已经是多核化了,多线程的处理效率相比以前更好地提高了很多,使用的时间限制也越来越小,多核 cpu 使得在同
一个时刻也能够可以直接使用多线程进行交叉处理,实现了多线程真正交叉并发,真正大大提高了处理的效率。
34.通过上述的设计和实际的测试试验，我们发现可以用图像分析的方法来计算小区地面分区域停车位的状态，通过和小区停车道闸系统车位管理结合，将小区内划分为若干个区域，可以精确地计算出每个区域的车位总数和可用车位数，提高居民停车的效率，也方便访客或临时停车人员找车，如果行车过程中发送剐蹭或损坏路边设备设施，也可通过图像分析的方法查找对应车辆的行驶轨迹，提高小区的管理水平，方便居民进出，经过实际测试，得到广大居民的高度认可。
35.在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。