基于視頻識別的智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用

摘 要：隨著中國私人乘用車的數(shù)量不斷增加，在車輛使用過程中出現(xiàn)了車位難尋的情況。路邊車輛亂停亂放、非法占用街道通行區(qū)域等現(xiàn)象，導(dǎo)致了停車難、行車難，嚴(yán)重影響了交通秩序以及居民日常生活。為緩解上述現(xiàn)象的發(fā)生，將停車場引入到地下的方案應(yīng)運(yùn)而生。智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)可將地下停車場的車位進(jìn)行合理的使用分配，做到實(shí)時(shí)顯示、分配車位的使用情況，提高了車位的使用效率，降低了停車場的經(jīng)營成本；還能為車主停車、尋車節(jié)省時(shí)間，降低車主車輛使用費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：智能停車；智能誘導(dǎo)；視頻識別

一、引言

隨著中國私人乘用車的數(shù)量不斷增加，許多大中型城市中停車難已經(jīng)成為非常突出且難以解決的問題。在車輛使用過程中出現(xiàn)了車位難尋的情況。為了解決大中型城市停車難的問題，有關(guān)部門對新建樓宇提出了規(guī)劃指標(biāo)，其中提到在土地地面使用資源有限的情況下，在保證樓宇工程質(zhì)量安全的前提下，建筑可充分合理的使用樓宇地下空間。為了充分利用建筑所擁有的較大地下空間，建筑師在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖紙時(shí)一般會將停車場安排在地下層中。地下停車場的使用，可以很大程度的緩解地面停車難的問題。但地下停車場的應(yīng)用又會帶來新的行車難問題，基于走訪大中型停車場得到，大部分地下停車場會出現(xiàn)尋找停車位困難和交通擁堵等情況。其原因主要在于停車場結(jié)構(gòu)復(fù)雜、車輛眾多，往往剛剛進(jìn)入到停車場的駕駛員會很難找到可用停車位，甚至有時(shí)候分不清方向。為此駕駛員在尋找有效泊車位和停車場出入口的過程中會帶來行車緩慢導(dǎo)致交通擁堵，以及停車場可用車位信息不清或信息錯(cuò)誤導(dǎo)致交通擁堵。這些問題在傳統(tǒng)大型地下停車場中尤為明顯。

與常規(guī)的地面停車場相比較，傳統(tǒng)的地下停車場具有節(jié)約寶貴的地面面積、成本低廉、有效泊車位較多、車輛周轉(zhuǎn)方便等優(yōu)勢，但傳統(tǒng)的地下停車場也有其不足之處。如駕駛員不能及時(shí)的了解地下停車場內(nèi)交通情況以及有效泊車位分布狀況，駕駛員只能隨著車輛的駛?cè)朐谧约旱囊曈X范圍之內(nèi)去尋找車位，進(jìn)行車輛的?？俊４蠖鄶?shù)的駕駛?cè)藛T往往利用自己的經(jīng)驗(yàn)，來判斷有效車位的大致情況。在上下班高峰時(shí)期車輛流動較大的時(shí)候，往往駕駛?cè)藛T為了趕時(shí)間，會出現(xiàn)眾多車輛行駛秩序混亂、隨意占用行車道以及出入口車輛擁堵等情況，這會加劇傳統(tǒng)地下停車場出現(xiàn)交通擁堵情況的發(fā)生。所以，智能停車場的應(yīng)用，對于身處地下停車場的駕駛員，及時(shí)確定他們的位置并進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航就顯得非常重要，既能有效、方便、快捷的確定停車位，又能有效的解決交通擁堵情況的發(fā)生。

二、智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)是為停車場車輛駕駛?cè)藛T開發(fā)的一套便捷停車系統(tǒng)。主要是為引導(dǎo)車輛駕駛?cè)藛T在停車場內(nèi)能夠?qū)崟r(shí)有效的到達(dá)有效泊車位的系統(tǒng)。駕駛員在尋找停車位的過程中，系統(tǒng)首先是對停車場內(nèi)有效空停車位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將檢測結(jié)果傳至后臺服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、處理與分析。然后將有效的空車位信息通過顯示屏及時(shí)的告知駕駛員，并引導(dǎo)駕駛員到達(dá)該有效泊車位。目前國內(nèi)的智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)還不夠完善，技術(shù)設(shè)施和穩(wěn)定性還遠(yuǎn)達(dá)不到國際標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)制造商生產(chǎn)技術(shù)實(shí)力一直處于中游水平階段，且較長時(shí)間得不到提升。所以，中國智能停車場市場正處于起步萌芽階段，其發(fā)展空間巨大。

先進(jìn)的智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)，應(yīng)該是基于停車場的規(guī)模以及用戶的需求所開發(fā)和設(shè)計(jì)的。并能夠?qū)⑼＼噲鰞?nèi)所有的泊位信息進(jìn)行采集、分析、處理與發(fā)布。每個(gè)泊位都應(yīng)有相對獨(dú)立的傳感器來進(jìn)行車位使用情況的數(shù)據(jù)采集與發(fā)送。后臺服務(wù)器能實(shí)時(shí)的獲取傳感器的信息，并對信息進(jìn)行處理與分析，從而確定每個(gè)停車位的使用情況。同時(shí)將空余車位通過顯示器分區(qū)及時(shí)顯示給駕駛?cè)藛T。這將便于駕駛?cè)藛T高效的找到可用泊車位，節(jié)省駕駛?cè)藛T找尋車位的時(shí)間。提高停車場的管理效率和有效泊車位的利用率，是我國未來智能停車場發(fā)展的目標(biāo)。

從智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的不同發(fā)展階段與應(yīng)用來講，目前經(jīng)歷了三個(gè)不同的階段，應(yīng)用比較成熟的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)是基于視頻識別的LED燈光誘導(dǎo)系統(tǒng)。

1）基于無線傳感器技術(shù)的智能停車場車位使用系統(tǒng)。主要有兩種：第一種是將地磁感應(yīng)線圈安裝在每個(gè)停車位的地面里，通過地磁感應(yīng)線圈來判斷是否有車輛停在車位內(nèi)。此技術(shù)需要單獨(dú)對地面結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，所以存在工作量較大、成本較高等方面的缺點(diǎn)。第二種是將超聲波傳感器安裝在每個(gè)車位上，通過超聲波傳感器來判斷是否有車輛停在車位內(nèi)。此方法需要多個(gè)傳感器共同協(xié)作，來判定一個(gè)停車位是否有車輛停入。所以要想檢測到所有停車位的變化情況，就得在停車場內(nèi)部署很多個(gè)傳感器，不但施工量大，而且硬件成本也很高。該技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)對每個(gè)停車位的可用狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，但并不能對停車場內(nèi)的所有車輛進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2）基于傳感器節(jié)點(diǎn)的車位監(jiān)測和基于射頻識別（RFID）技術(shù)智能尋車系統(tǒng)相聯(lián)合。從系統(tǒng)應(yīng)用情況來分析，整個(gè)系統(tǒng)的易用性比較差。首先是無源射頻識別信號的傳輸距離有限，如果要想在射頻識別信號的有效傳輸范圍內(nèi)進(jìn)行識別，這就要求駕駛員在刷卡的時(shí)候與RFID識別器要靠的非常近。但是大多數(shù)駕駛員并不會將停車卡隨身攜帶，而是習(xí)慣性的放置于車上的某個(gè)位置，這就要求車主必須停車刷卡之后才能進(jìn)入或駛出停車場，整個(gè)過程就顯得特別的繁瑣且操作性非常差。因此這種智能尋車系統(tǒng)的投入和產(chǎn)出并不成正比關(guān)系。

3）通過視頻識別的智能停車技術(shù)。在圖像識別的研究與發(fā)展過程當(dāng)中，智能識別技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，基于視頻識別的智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)的原理是在停車場入口處安裝一個(gè)攝像機(jī)，對進(jìn)入停車場的車輛進(jìn)行圖像抓拍獲取車牌信息，并通過對可用車位進(jìn)行匹配，統(tǒng)計(jì)車輛停車信息。記錄了每輛車在停車場內(nèi)的具體位置信息，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)停車誘導(dǎo)和尋車誘導(dǎo)。在視頻識別技術(shù)的幫助下，智能停車場可以將行車路徑規(guī)劃和車輛安防管理做到很好的結(jié)合，既增加了停車場的安全性，又提高了停車場的使用效率。

三、基于視頻識別的智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用

傳統(tǒng)的智能地下車庫管理系統(tǒng)采用非接觸式智能IC卡作為車輛出入停車場的通行工具，持有IC卡的車主在駕駛車輛進(jìn)入停車場時(shí)，駕駛員將IC卡放在控制機(jī)的讀卡區(qū)內(nèi)，讀卡器就會進(jìn)行讀卡操作并判斷該IC卡是否有效，同時(shí)攝像機(jī)攝錄該車的圖像，對于有效的IC卡經(jīng)過驗(yàn)證以后，地下停車場入口處自動道閘的閘桿就會升起放行。此過程要求IC卡必須放在控制機(jī)的讀卡區(qū)內(nèi)，如果不在讀卡區(qū)內(nèi)車輛將不能通過，就需要駕駛?cè)藛T拿出IC卡去尋找讀卡器，這樣將影響車輛的通行速度。比如在高峰期的時(shí)候，因?yàn)轳{駛員必須要停車刷卡，就會導(dǎo)致許多車輛都滯留在入口處而造成擁堵的情形。同時(shí)大多數(shù)地下車庫內(nèi)并沒有配備高性能的導(dǎo)航設(shè)備，且在管理方面缺少智能化、自動化、信息化。當(dāng)駕駛員進(jìn)入到地下停車場以后，由于空間較大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以駕駛員需要花費(fèi)大量的時(shí)間與精力去尋找一個(gè)有效的泊車位。如何解決這些問題，這就必須要考慮到地下停車場的特殊環(huán)境并且做到智能化。目前，基于視頻識別的智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)主要為基于視頻識別的LED燈光誘導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分：第一部分是車輛識別系統(tǒng)，對進(jìn)出入停車場車輛進(jìn)行車牌識別，主要利用地下車庫出入口處攝像系統(tǒng)進(jìn)行圖像的采集。第二部分是車位選擇管理系統(tǒng)，對停車場內(nèi)可用泊位進(jìn)行分區(qū)分塊進(jìn)行顯示，系統(tǒng)會將空余車位進(jìn)行顯示，以便駕駛?cè)藛T有針對性的進(jìn)行區(qū)域車位選擇。車位選擇系統(tǒng)主要依靠就近電梯原則和最近層高原則進(jìn)行車位分配。車位選擇系統(tǒng)管理原則中機(jī)械車位的二次使用原則主要是在一層車位使用完畢后，在進(jìn)行二層車位的使用。第三部分是停車導(dǎo)引系統(tǒng)，對進(jìn)入停車場的車輛提供從入口處到停車位的過程中的燈光導(dǎo)航。第四部分是駛離導(dǎo)引系統(tǒng)，對駛離停車場內(nèi)的車輛提供從車位到停車場出口過程中的燈光導(dǎo)航。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

進(jìn)入地下車庫的車輛在入口車道處觸發(fā)埋在地下的地感線圈，入口車道處的抓拍機(jī)就會對車輛進(jìn)行圖像抓拍，并結(jié)合識別軟件對該車輛的車牌進(jìn)行識別，然后進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中進(jìn)行車牌信息存儲處理，則智能閘就會升起放行該車輛并對車輛進(jìn)入停車場的時(shí)間進(jìn)行記錄，管理中心通過最優(yōu)路徑算法進(jìn)行計(jì)算并為駕駛員規(guī)劃一條最合適的行車路線，利用探測設(shè)備對車輛在行進(jìn)途中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過燈光控制器打開該行車路線上的LED燈具為駕駛員進(jìn)行燈光導(dǎo)航。如果駕駛員要駕駛車輛離開地下停車場時(shí)，當(dāng)車輛一旦離開停車位，也會馬上觸發(fā)埋在相應(yīng)停車位下方的感應(yīng)器并立刻把信息通知給管理中心，管理中心就會計(jì)算一條從該停車位到地下車庫出口的行車路徑，同樣會打開該路徑上的LED燈為駕駛員進(jìn)行燈光導(dǎo)航，讓駕駛員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)順利到達(dá)出口。而對于要進(jìn)入停車場的人員同樣會在入口處設(shè)置視頻抓拍機(jī)以及智能閘，只有在管理終端的身份認(rèn)證之后才能通過智能閘進(jìn)入該地下車庫。

四、結(jié)論

基于視頻識別的智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)主要從兩個(gè)核心技術(shù)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)；一個(gè)是駕駛員在進(jìn)入地下車庫尋找有效泊車位時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的行車路線誘導(dǎo)功能，也就是告訴車主哪些區(qū)域有空車位可以選擇，根據(jù)車主自己選擇的最佳泊車位或是距離當(dāng)前車主最近的一個(gè)空車位進(jìn)行路徑規(guī)劃；另一個(gè)是車主在辦完所有事情之后返回地下車庫取車的時(shí)候，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的告訴車主自己的當(dāng)前位置以及車輛與車主的相對位置，然后為駕駛員規(guī)劃一條去往目標(biāo)車輛的最佳路徑，這個(gè)過程簡稱為尋車誘導(dǎo)，也就是提醒車主車輛在整個(gè)地下停車場中的具體位置，要怎么行走才能最快的找到車輛。將基于視頻識別的智能停車場車位誘導(dǎo)系統(tǒng)引入到地下車庫，無論是基于社會效益還是經(jīng)濟(jì)效益方面來考慮，都具有很大的研究意義，從用戶的角度進(jìn)行考慮可以很大程度上減少駕駛員在尋找有效泊車位的過程中所浪費(fèi)的無謂時(shí)間，對于降低行車道交叉口以及出入口處的交通堵塞起到了很大的作用；從管理人員的角度考慮可以提高停車場內(nèi)的車輛周轉(zhuǎn)效率和管理效率并降低停車場的維護(hù)成本。

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[2]宋亮亮.地下停車場燈光導(dǎo)引系統(tǒng)研發(fā)[D].濟(jì)南：山東建筑大學(xué)，2016.

作者簡介：

楊敬江，男，1981年10月出生，漢族，內(nèi)蒙古海拉爾人，杭州電子科技大學(xué)自動化學(xué)院控制工程專業(yè)研究生。