基于人臉識(shí)別的停車場(chǎng)智能尋車系統(tǒng)設(shè)計(jì)＊

曠翔文，趙 偉，王 芳，劉雅婷

（宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽 宿州234000）

隨著科技的發(fā)展，人工智能技術(shù)逐漸占據(jù)了市場(chǎng)主導(dǎo)地位，人工智能融合了智能機(jī)器以及機(jī)器智能技術(shù)[1]。以前的人工智能已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展需求，因此提出了新的人工智能技術(shù)，其被廣泛應(yīng)用在各大領(lǐng)域當(dāng)中，其中包括了人臉識(shí)別技術(shù)。人臉識(shí)別技術(shù)是通過(guò)機(jī)器自動(dòng)化對(duì)批定圖像或視頻中的人臉進(jìn)行定位、身份識(shí)別，具有鮮明的自動(dòng)化特征[2]。其應(yīng)用主要以相機(jī)或攝像機(jī)為基本接入工具，采集與人臉識(shí)別需求相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，然后實(shí)施檢測(cè)、跟蹤、識(shí)別，因而一般也將其叫做人像識(shí)別技術(shù)或面部識(shí)別技術(shù)[3]。本項(xiàng)目擬將人工智能識(shí)別技術(shù)與大型停車場(chǎng)中產(chǎn)生的尋車問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，通過(guò)手機(jī)客戶端與藍(lán)牙定位系統(tǒng)為更多人高效尋找自己的愛車提供更方便的服務(wù)。

1 系統(tǒng)的流程與框架

該智能人臉尋車系統(tǒng)的主體框架如圖1 所示，該系統(tǒng)主要由紅外線采集信息收集器、系統(tǒng)信息終端處理器、手機(jī)客戶端系統(tǒng)平臺(tái)3 大主體部分組成。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 紅外線采集信息

紅外線采集系統(tǒng)由紅外感應(yīng)器、紅外線傳導(dǎo)器、超高清攝像頭和紅外線燈組成。該系統(tǒng)是通過(guò)運(yùn)用紅外對(duì)射判斷車輛位置。紅外對(duì)射判斷的原理如下：紅外對(duì)射有2 種返回值，即x和y。其中，x是沒有車輛經(jīng)過(guò)紅外對(duì)射，y則是有車輛經(jīng)過(guò)紅外對(duì)射，當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)候紅外對(duì)射返回y，反射的紅外線傳輸給紅外線傳導(dǎo)器，進(jìn)一步紅外線感應(yīng)器接收同時(shí)高清攝像頭進(jìn)行多次拍攝采集人臉信息和車牌信息[4]。此時(shí)系統(tǒng)后臺(tái)人員將會(huì)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行抬桿操作，這樣車輛就能順利進(jìn)入停車場(chǎng)入口。具體原理如圖2 所示。

圖2 紅外線對(duì)射原理

1.2 信息存儲(chǔ)與處理

系統(tǒng)前端將剛拍攝的照片進(jìn)行分類，保留人臉識(shí)別出來(lái)的車主信息，讓車主確認(rèn)識(shí)別出來(lái)的車位號(hào)等停車信息，并將部分拍攝人臉信息不完整的照片進(jìn)行自動(dòng)刪除。之后，將已經(jīng)處理好的照片和信息匹配一并上傳至云儲(chǔ)存單元中進(jìn)行保留，在用戶使用時(shí)進(jìn)行云端保留信息與現(xiàn)實(shí)信息的圖片匹配。信息轉(zhuǎn)換如圖3 所示。

圖3 信息傳輸原理

1.3 車輛的監(jiān)控定位

車輛進(jìn)入停車場(chǎng)內(nèi)，內(nèi)部有大量監(jiān)控對(duì)車輛的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行拍攝。當(dāng)車輛已選擇一個(gè)固定車位進(jìn)行停放時(shí)，該信息又將進(jìn)行二次反饋，從而更好地確定車輛所停放的位置，同時(shí)可以更好地保護(hù)停放在停車場(chǎng)內(nèi)的汽車的安全。該車輛坐標(biāo)監(jiān)控的原理為：通過(guò)車載設(shè)備的接收天線接收衛(wèi)星發(fā)出的導(dǎo)航信號(hào)，經(jīng)接收機(jī)解調(diào)處理，從中提取衛(wèi)星星歷距離和距離變化率時(shí)鐘校正、大氣校正參量等參數(shù)，解算出載體所處的經(jīng)緯度坐標(biāo)，再將經(jīng)緯度坐標(biāo)通過(guò)無(wú)線通訊系統(tǒng)傳送給監(jiān)控中心的總控程序，將經(jīng)緯度坐標(biāo)換算成地方平面直角坐標(biāo)，并在具有相同坐標(biāo)系的電子地圖上顯示其當(dāng)前位置[5]。連續(xù)地接收、顯示可真實(shí)再現(xiàn)車輛的動(dòng)態(tài)軌跡，并且該過(guò)程可由監(jiān)控車輛進(jìn)行直接控制操作[6]，原理如圖4 所示。

圖4 衛(wèi)星監(jiān)控定位原理

1.4 系統(tǒng)自動(dòng)生成代碼

當(dāng)車輛已經(jīng)停放到車位內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示出車輛位置，并且根據(jù)車輛所處停車位的號(hào)碼與照片信息相結(jié)合自動(dòng)分配到同一單元內(nèi)進(jìn)行。該過(guò)程中所有的用戶個(gè)人信息都會(huì)經(jīng)過(guò)加密處理，保證用戶的個(gè)人信息不會(huì)泄露。同時(shí)，該步驟將生成特定的代表車輛信息的編碼，并二次傳輸?shù)较到y(tǒng)處理器中進(jìn)行處理。

1.5 信息傳給手機(jī)智能導(dǎo)航

系統(tǒng)處理器處理過(guò)的信息通過(guò)輸出系統(tǒng)傳給手機(jī)智能導(dǎo)航，根據(jù)實(shí)時(shí)停車場(chǎng)地圖狀況和手機(jī)位置信息來(lái)判斷車主所處的位置，并將之前儲(chǔ)存在信息庫(kù)的關(guān)于本人的照片提取出對(duì)應(yīng)的編碼進(jìn)行翻譯解碼，來(lái)確認(rèn)車主所能到達(dá)停放車輛的一條最佳路線。用戶如需下載路線信息，可通過(guò)移動(dòng)終端向智能信息終端發(fā)送定向信息獲取請(qǐng)求，智能信息終端使用信息定向推送功能將路線信息推送到用戶移動(dòng)終端上并存儲(chǔ)下來(lái)，發(fā)送至手機(jī)客戶端[7]。

1.6 手機(jī)客戶端的反饋

處理完所有的信息之后，用戶需打開手機(jī)藍(lán)牙系統(tǒng)、導(dǎo)航設(shè)備，進(jìn)行人臉識(shí)別、確認(rèn)車輛信息和車主信息，選擇目的地和點(diǎn)擊“開始導(dǎo)航”，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為司機(jī)規(guī)劃好最佳路線。該路線將會(huì)自動(dòng)呈現(xiàn)在司機(jī)的手機(jī)智能導(dǎo)航上，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)通過(guò)路徑跟蹤顯示和語(yǔ)音提示來(lái)引導(dǎo)車主尋找到自己的車輛。在停車場(chǎng)有限復(fù)雜的空間內(nèi)，讓用戶更快地找到車輛，從而更高效地提高生活的節(jié)奏。

2 系統(tǒng)的保障

一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要有多方面的保障才能使人們更好地使用，因此針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)，項(xiàng)目進(jìn)行了系統(tǒng)本身的安全保障和客戶個(gè)人信息的隱私保障。這樣可以使用戶能更加放心地使用整個(gè)系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)安全保障

系統(tǒng)安全保障方面，本項(xiàng)目主要對(duì)網(wǎng)上黑客方面進(jìn)行討論與分析。黑客是一些為了一己私欲或發(fā)泄負(fù)面情緒對(duì)人們的電腦進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)攻擊或者進(jìn)行程序篡改的人，也就是所謂的計(jì)算機(jī)犯罪[8]。他們會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的使用，因此，在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)新的程序，主要流程如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)的安全保障

2.2 總體程序設(shè)計(jì)

進(jìn)入該程序需要輸入正確的密碼，根據(jù)用戶輸入錯(cuò)誤的密碼次數(shù)來(lái)判斷屬于病毒入侵還是人為錯(cuò)誤。當(dāng)輸入密碼為0～5 次時(shí)將會(huì)檢測(cè)密碼是否正確，如果密碼正確將會(huì)正常使用該系統(tǒng)，如果輸入錯(cuò)誤密碼5次以上，將會(huì)檢測(cè)是否為病毒入侵；如果根據(jù)系統(tǒng)全盤檢測(cè)判定，判斷只是人為多次輸入錯(cuò)誤，將會(huì)由管理員進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證從而來(lái)重置密碼，保證系統(tǒng)的正常使用。如若檢測(cè)出是因?yàn)椴《救肭謱?dǎo)致的，首先系統(tǒng)自動(dòng)開啟防火墻來(lái)抵御部分病毒入侵。所謂防火墻指的是由軟件和硬件設(shè)備組合而成，在內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)及專用網(wǎng)與公共網(wǎng)之間的界面上構(gòu)造的保護(hù)屏障[9]。它是將計(jì)算機(jī)硬件和軟件相結(jié)合，使Internet 與Internet之間建立起一個(gè)安全網(wǎng)關(guān)，從而保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)免受非法用戶（黑客）的侵入[10]。然后，系統(tǒng)整體會(huì)斷開網(wǎng)絡(luò)，這樣可以減少病毒造成的損失。接下來(lái)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)備份重要文件，并且直接將所有的重要文件傳輸?shù)郊用芪募A中，防止病毒更改重要文件或者盜取重要文件[11]。且該系統(tǒng)與110 報(bào)警系統(tǒng)連接，采用自動(dòng)撥號(hào)的鏈接方式，在該系統(tǒng)中的報(bào)警聯(lián)動(dòng)輸出端接了一個(gè)電話直撥器，里面儲(chǔ)存了110 的電話，當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，輸出端的電話直撥器將會(huì)直接撥通110 的電話，并將其中的錄音播放給110 報(bào)警中心，從而實(shí)現(xiàn)與110的聯(lián)動(dòng)。同時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通知入侵信息到管理員的電腦上，管理員接收到信息會(huì)立馬過(guò)來(lái)給系統(tǒng)進(jìn)行全面的殺毒處理[12]。病毒查殺是基于用戶計(jì)算機(jī)中的殺毒軟件實(shí)現(xiàn)的，其中包括360、火絨這些殺毒軟件，通過(guò)其病毒數(shù)據(jù)庫(kù)，判定計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)信息，即通過(guò)模仿病毒侵入方式判定信息，并將病毒信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以后碰到類似的程序病毒時(shí)，就可以迅速做出反應(yīng)，查殺相關(guān)可疑文件。該技術(shù)包括讀寫控制、計(jì)算機(jī)監(jiān)控及病毒查殺等部分，由于病毒種類多，所以一些軟件的病毒被查殺功能有一定的滯后性，需要在出現(xiàn)病毒后，通過(guò)系統(tǒng)修補(bǔ)防范病毒繼續(xù)入侵[13]。當(dāng)系統(tǒng)病毒被查殺完畢之后，管理員將會(huì)檢測(cè)系統(tǒng)能否正常使用，如果可以將正常開啟智能停車系統(tǒng)，否則將再次進(jìn)行全面的病毒查殺。該程序的設(shè)計(jì)是為了更好地保護(hù)整個(gè)智能系統(tǒng)的正常運(yùn)作[14]。

3 市場(chǎng)前景

現(xiàn)如今，在停車場(chǎng)尋車難的問(wèn)題仍然存在且沒有有效的解決辦法。本文提出的人臉識(shí)別尋車系統(tǒng)就可以在很大程度上改善此類問(wèn)題。且該系統(tǒng)基本無(wú)需駕駛員自行操作，全程都是自動(dòng)化進(jìn)行，大大提高了用戶的體驗(yàn)感，且該系統(tǒng)的云儲(chǔ)存空間足夠大，這也可以使停車場(chǎng)的流量在系統(tǒng)上不受限制。在未來(lái)的市場(chǎng)上，該系統(tǒng)相比較于其他的監(jiān)控系統(tǒng)更加安全，且系統(tǒng)中的任何操作都是經(jīng)過(guò)實(shí)名認(rèn)證以及實(shí)車對(duì)號(hào)，大大降低了人工犯錯(cuò)誤的概率。在成本方面，該系統(tǒng)屬于一次性投資建設(shè)，在之后的使用過(guò)程中大大降低了人工方面所花費(fèi)的費(fèi)用。系統(tǒng)維護(hù)也將可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在電腦上遠(yuǎn)程進(jìn)行維護(hù)，同時(shí)該系統(tǒng)也會(huì)定期自動(dòng)更新、自動(dòng)維護(hù)。維護(hù)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題也會(huì)發(fā)送給人工處理方進(jìn)行維護(hù)操作，即使在使用過(guò)程中出現(xiàn)了臨時(shí)問(wèn)題，該系統(tǒng)將自動(dòng)啟用第二套備用系統(tǒng)，全程與第一套操作系統(tǒng)一致，目的就是方便用戶使用以及減少犯錯(cuò)誤所產(chǎn)生的成本問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了通過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)解決日常生活中的尋車問(wèn)題，并且在日常生活中的應(yīng)用性較強(qiáng)，且涉及范圍廣、使用價(jià)值高。本系統(tǒng)具體以尋車為最終目的，以人臉識(shí)別為工具，利用紅外線采集信息收集器、系統(tǒng)信息終端處理器和手機(jī)客戶端系統(tǒng)平臺(tái)讓用戶通過(guò)手機(jī)客戶端與藍(lán)牙定位系統(tǒng)幫助自己更快地找到愛車，提高生活節(jié)奏，提供更高效的尋車方式及便捷停放車輛。未來(lái)將會(huì)在此基礎(chǔ)上，以用戶體驗(yàn)為根本，不斷升級(jí)更新尋車系統(tǒng)，為用戶提供更好的服務(wù)體驗(yàn)，提高用戶滿意度，為用戶節(jié)約時(shí)間成本，盡可能為用戶的日常生活提供便捷。