基于LabVIEW的停車場管理系統(tǒng)

陳禮輝 吳振東 尚詩嫣 陳飛

摘 要：本文基于LabVIEW 2012、MATLAB 2016和Arduino UNO單片機(jī)搭建了一套停車場管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)以LabVIEW作為載體，結(jié)合MATLAB和Arduino實(shí)現(xiàn)停車場管理系統(tǒng)的建立。本系統(tǒng)操作簡單，使用者登陸之后就可以進(jìn)行對車輛信息進(jìn)行訪問與管理，利用LabSQL工具實(shí)現(xiàn)LabVIEW和數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)得到進(jìn)出停車場的車輛信息，并且在LabVIEW中將這些信息進(jìn)行呈現(xiàn)，方便使用者更好的了解停車場情況。

關(guān)鍵詞：停車場管理系統(tǒng)；車牌識別；車位檢測；圖像處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.142

0 引言

智能停車場系統(tǒng)在現(xiàn)代停車場管理中發(fā)揮著越來越重要的作用，將機(jī)器視覺應(yīng)用到停車場管理系統(tǒng)中解決了現(xiàn)有的停車場管理問題。本項(xiàng)目是在數(shù)字圖像處理知識基礎(chǔ)上，通過建立一個(gè)基于LabVIEW，結(jié)合MATLAB和Arduino的停車場管理系統(tǒng)，使用者可以通過計(jì)算機(jī)上的客戶端登錄系統(tǒng)來對停車場內(nèi)的車輛信息進(jìn)行相應(yīng)的操作，同時(shí)，使用者可以在系統(tǒng)上查看停車場內(nèi)剩余停車位，車輛車牌號，車輛進(jìn)出停車場時(shí)間等信息，從而幫助停車場管理員減輕管理壓力，使管理人員的效率更高。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)建立了集模擬道閘、用戶登錄，車牌識別、車位檢測、車輛信息管理等諸多功能于一體的停車場管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了LabVIEW與MATLAB及Arduino的聯(lián)合。

1.1 車輛信息管理及登錄

本系統(tǒng)將用戶登陸界面作為主界面，其余功能作為子程序進(jìn)行嵌套。主界面主要實(shí)現(xiàn)對用戶的安全管理，即需要用戶名和密碼方可使用系統(tǒng)查看車輛信息。當(dāng)使用者需要查詢車輛信息時(shí)，使用者只需在車輛信息管理界面對車輛信息進(jìn)行查看，車輛信息包括車輛車牌號，車輛進(jìn)入時(shí)間，車輛離開時(shí)間等，如果使用者需要對特定車輛信息進(jìn)行查詢時(shí)，只需在查詢框中輸入特定車輛車牌號，則該車輛信息便會(huì)被篩選出來。

1.2 上下位機(jī)通信和硬件通信

在Arduino單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)超聲波測距模塊與電機(jī)模塊的電路連接，當(dāng)超聲波感應(yīng)到一定距離范圍內(nèi)有車輛進(jìn)出時(shí)，Arduino發(fā)信號給LabVIEW，LabVIEW從CCD攝像機(jī)中截取圖像[1]，隨后對得到的照片進(jìn)行車牌識別，若車牌識別成功，則發(fā)信號給Arduino驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，模擬道閘抬起。

1.3 車牌識別

首先在LabVIEW中對從攝像頭中所獲得的圖像進(jìn)行重新定義大小以及分別提取RGB三色層等預(yù)處理后，再通過MATLAB腳本對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行灰度化，邊緣提取，膨脹腐蝕，刪除小面積區(qū)域等操作獲得車牌區(qū)域。再對所得圖片進(jìn)行二值化，重新定義大小并借助NI的 OCR training車牌的字符進(jìn)行訓(xùn)練[2]，從而進(jìn)行字符識別，得到相應(yīng)的車牌號。

1.4 車位檢測

為了方便車輛的停放以及縮短車輛在停車場內(nèi)找尋停車位的時(shí)間，本系統(tǒng)通過利用現(xiàn)有停車場里的攝像頭對停車場內(nèi)的車位進(jìn)行檢測并將車位情況傳送給上位機(jī)，上位機(jī)將車位情況發(fā)送給Arduino并在OLED顯示屏上顯示[3]。車主在駕駛車輛進(jìn)入停車場前通過停車場前的顯示屏上的車位信息對車位情況有一定了解，從而提高了車輛的停放效率。

根據(jù)先驗(yàn)知識對各車位在攝像機(jī)中的區(qū)域進(jìn)行確定[4]，并在系統(tǒng)中進(jìn)行標(biāo)號。攝像機(jī)保持運(yùn)行，系統(tǒng)每隔一定的時(shí)間對攝像機(jī)拍攝所得的畫面進(jìn)行截取[5]，然后將截取所得的畫面與停車場無車時(shí)的背景作差，得到作差圖片之后對其進(jìn)行邊緣提取，得到作差圖像的二值化邊緣圖，通過先驗(yàn)知識對各區(qū)域的確定對邊緣圖像進(jìn)行車位的分割得到各個(gè)車位的邊緣圖像。車位檢測法有方差判別法、相關(guān)度判別法、標(biāo)記判別法等方法[6]，本系統(tǒng)采用聯(lián)合判別，對所得的邊緣圖像求方差、線性度、像素點(diǎn)個(gè)數(shù)三個(gè)量，通過對三個(gè)量設(shè)閾值，從而對該車位有無車進(jìn)行聯(lián)合判斷[7]，最后將停車場內(nèi)車位信息在OLED屏上顯示出來。

1.5 數(shù)據(jù)庫的建立和使用

該系統(tǒng)涉及到數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與調(diào)用，所以需要建立數(shù)據(jù)庫，本系統(tǒng)選擇Access對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和使用[8]。在車輛信息管理和登錄模塊等都用到了數(shù)據(jù)庫。

2 結(jié)論

本系統(tǒng)以LabVIEW為開發(fā)平臺，結(jié)合MATLAB軟件和Arduino單片機(jī)，集合了車牌識別、車位檢測、車輛信息管理等功能，車牌識別有利于管理員對車輛信息的實(shí)時(shí)收集，車位檢測可以直接通過攝像頭來完成，降低了成本，方便車輛進(jìn)入時(shí)的引導(dǎo)，車輛信息可以直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行查詢，從而方便停車場管理員對停車場車輛進(jìn)行管理。此外，系統(tǒng)采用登入式模式進(jìn)入，可以有效抵御外來入侵風(fēng)險(xiǎn)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的安全性，確保車輛信息安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]陽能，吳德華.基于LabVIEW與IMAQ的汽車牌照識別[J].長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，6（04）：58-61.

[2]王黨樹，王新霞.基于LabVIEW圖像法車牌智能識別系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2015，23（08）：2871-2874.

[3]劉圃卓，林杰華，婁曉博等.關(guān)于圖像處理的空車位監(jiān)控方法的探討[J].軟件，2017，38（01）：123-126.

[4]萬婷婷，蔣大林，鄧峰等.基于KL和核Fisher判別的車位檢測方法[J].計(jì)算機(jī)工程，2011，37（08）：204-206.

[5]孟春寧，于艷美，蔡誠.基于計(jì)算機(jī)視覺的車輛及車位檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].公安海警學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，14（04）：11-13.

[6]萬婷婷，蔣大林，張斌等.基于視頻停車場車位檢測方法綜述[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2009，30（06）：484-487.

[7]蔣大林，紅麗，平彧等.基于視頻圖像的多特征車位檢測算法[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，34（02）：137-140.

[8]尹技虎，王峰.基于LabSQL的LabVIEW數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)[J].儀表技術(shù)，2011（04）：55-62.