一种基于图像识别技术的大型停车场反向寻车方法与流程

1.本发明属于车路协同领域。


背景技术：

2.随着商业综合体及综合客运枢纽的规模不断扩大，其配建停车场向整体多层化、单层多区域化发展，且因停车场内各层之间及每层不同区域之间的设施和布局极为相似，因此给车主反向寻车带来困难，造成时间的浪费。
3.目前，停车场现有反向寻车方法主要包括以下3种：
4.第一种是基于停车场内施画标志标线的传统方法，该方法依靠车主的记忆通过地面及立柱上的文字及图像等标识，搜寻车辆所在区域及具体车位，但由于大型停车场层数较多且单层面积较大或者停车时间较长车主忘记车辆停放位置，故该方法效率较低；
5.第二种是在停车场出入口及或其他步梯出入口处设置反向寻车诱导屏，在车主输入车辆信息后诱导屏会给出车辆在停车场中的具体位置，但因停车场层数较多、每层面积较大且不同区域的设施和布局极为相似，很难准确高效的寻找到车辆；
6.第三种是利用手机扫描车位处的二维码等标记后下载xml文件并且记录停车位置，寻车时通过扫描任意二维码便可得到地图及车辆位置，但车主在停车时因其他事务可能忽略二维码，并且该方法在没有定位的情况下仍然不能实现实时跟踪诱导，故该方法仍存在一定的局限性。


技术实现要素：

7.本发明针对现有反向寻车系统的缺陷，发明了一种基于图像识别技术的大型停车场反向寻车方法，提供了一种无需车主操作的、精准的车位寻找方法。本发明有效避免了车位遗忘及路线遗忘等情况，帮助车主在没有任何操作的情况下，高效便捷地寻找到车辆。
8.本发明的大型停车场反向寻车系统通过摄像机及可变信息板(variable message signs，vms)等硬件设施和人脸及车牌识别匹配算法，可获得车牌与人脸之间的对应关系。当判定驾驶员在寻找车辆时，可在停车场内的任意节点对驾驶员进行信息提示，以此可实现人员位置(即节点位置)对停车位置的反向寻车，能够提供一种随寻车人员位置实时变动的停车场寻车方式，有较强实用性。
9.为解决现有技术缺陷，本发明包括摄像机、vms及后台服务器。其中后台服务器包括：图像识别模块、信息匹配模块、数据存储模块、5g通信模块、路径制定模块、反向寻车模块。
10.其中，图像识别模块包括驾驶员确认及脸部特征识别模块、车牌信息识别模块
11.一种基于图像识别技术的大型停车场反向寻车方法，其特征在于，包括以下步骤：
12.s1：图像识别模块用以获取人脸及车牌信息数据。子模块1为车牌数据获取模块，入口处闸机摄像机和场内节点处摄像机均对车辆牌照进行捕捉记录。子模块2为该车辆的驾驶员人脸数据获取模块，非驾驶员数据不录入数据库中。
13.其中，驾驶员辨识主要包括以下步骤：
14.将摄像机拍摄到的画面建立平面直角坐标系，以车辆左前大灯为原点(0,0)，右前大灯为x轴正向，左后尾灯为y轴正向，假设捕捉到的人脸坐标为(x1，y1)，当画面中有且只有一个人时，并且满足x1、y1均大于0，则该人脸为驾驶员；
15.即：
[0016][0017]
当模型中有多个人脸信息时：
[0018][0019]
d
j
＝min(d1,d2,
…
,d
i
)其中：i<j
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3
[0020]
则d
j
(x
j
,y
j
)即为驾驶员人脸位置。
[0021]
其中，l1为车辆宽度，可取1.8m；
[0022]
l2为车辆长度，长度可取5.0m；
[0023]
s2：驾驶员状态及车辆位置判别模块。子模块1：由式2通过人脸与车辆的相对位置判断驾驶员在车内还是车外，同时由式4根据停车所需时长判断驾驶员处于停车阶段还是驾车驶离停车场阶段。子模块2：车辆停放位置判别。当第j次人脸识别在车内，且同时第j 1次人脸识别在车外时，则表明驾驶员将车辆刚停放完毕下车打算走出停车场，则获得第j 1次人脸信息的摄像头所对的3～6个车位即为该车辆停放区域。
[0024]
t＝t
pj
‑
t
p0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式4
[0025]
若：t<t
step
‑
out
，则驾驶员处于停车阶段；
[0026]
t>t
step
‑
out
，则驾驶员处于反向寻车阶段。
[0027]
其中：
[0028]
t——驾驶员在停车场中停留的时长；
[0029]
t
pj
——在第j个节点(j＞0)处捕捉人脸的时间；
[0030]
t
p0
——在停车场入口闸机处(即j＝0)捕捉人脸的时间；
[0031]
t
step
‑
out
——指从车辆进入停车场到停下车，再到驾驶员走出停车场所需要的时间，该值根据停车场大小变化，即完成停车并走出停车场所需的最长时间，可根据调查获得并在系统中设定。
[0032]
s3：数据存储模块。在每一次人脸及车牌识别后将获得的数据进行存储。数据存储为两类：第一类为关系型数据，即车牌与人脸关系数据，以供后期寻车阶段数据调用。第二类为车辆位置数据，该数据以摄像机所对通道位置编号为值进行记录。
[0033]
s4：反向寻车模块。
[0034]
由式4中的条件t>t
step
‑
out
判定驾驶员处于反向寻车阶段。反向寻车阶段通过摄像头捕捉到的人脸信息与数据存储模块中的数据进行搜索匹配，然后进行以下子模块的判定。
[0035]
子模块1：楼层诱导模块。当停车场有多层时，如果驾驶员返回停车场时走错楼层，
vms显示车牌信息及楼层信息以对驾驶员进行楼层间的诱导。
[0036]
子模块2：单人寻车时，当判定驾驶员处于反向寻车阶段时，首先，在数据存储模块中匹配该人脸信息所对应的车牌信息；其次，根据车牌数据确定车辆停放位置数据信息；第三，由子模块4制定最简路径进行诱导。第四，通过vms显示车牌与方向信息。
[0037]
子模块3：当识别出同时有多人处于反向寻车阶段时，数据调用及路径诱导同子模块2一致，在vms显示车牌与方向信息时以上下滚动的方式进行显示，每条信息显示时长为3s。
[0038]
子模块4：路径制定模块。根据停车场中车流及人流组织方向，在以最少拐弯前提下制定寻车路径。
[0039]
其中，所述摄像机、vms与服务器通过局域网进行通讯。
[0040]
本发明的意义在于：本发明通过在大型停车场入口及场内节点安装摄像机及vms可以实现对人脸及车牌的识别和匹配，并将其写入数据存储模块。在反向寻车阶段可以不需要驾驶员进行任何的操作即可得到车位信息，可以做到实时诱导，可有效降低因停车时间过长和停车场过大等情况引发的无法找到车辆的情况。
附图说明
[0041]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0042]
图1为本发明的系统流程图，主要分为三部分：人车识别进场识别匹配模块、停车后人车状态判别模块和反向寻车模块。
[0043]
图2为本发明的系统架构图，主要说明了各模块之间的布设关系。
[0044]
图3为停车场中设备布设示意图。在节点处各个方向布设“摄像机 vms”设备，保证各个方向的人脸及车牌的获取，并显示反向寻车信息。
[0045]
图4为“摄像机 vms”设备组合方式及功能示意。
具体实施方式
[0046]
为更详尽的表达本发明的目的及技术方案，以下参照附图并详细阐述本发明的实施步骤，本实施步骤仅用于更具体的解释本发明，并不用于限制本发明。
[0047]
参见图1。图1为本发明的流程图，如图1所示本发明包括四个部分，每个部分的详细步骤如下所示：
[0048]
part1：一种停车场人脸及车牌识别匹配方法，该方法包括如下的步骤：
[0049]
step1：车辆进入停车场，入口闸机处摄像机(第j＝0节点)进行信息采集和传输，通过局域网传输至后台服务器，采集和发送的信息包括：车牌、人脸、时间等；
[0050]
其中，判别人脸是否为驾驶员及是否处于停车过程中的方法包括：
[0051]
根据摄像机捕获的画面，将人脸及车的图像以左前大灯为原点建立平面直角坐标系，以左前大灯至右前大灯为x轴正向，以左前大灯至左后尾灯方向为y轴正向，当人脸坐标与原点坐标距离最小时判定该人脸信息为驾驶员。
[0052]
例：同一帧画面内有人脸坐标a(0.5，1.2)、b(0.9，1.3)，则由式2计算得到d
a
＝1.3<d
b
＝1.58，则人脸坐标a即为驾驶员的脸部位置，在人脸信息存储时将该人脸信息存入数
据表中。
[0053]
step2：车辆驶入停车场内部，在第j个节点(j≠0)处的摄像机再次捕捉人脸及车牌数据，将获得的数据存入第j条数据中。
[0054]
part2：人脸与车牌的关系会以下表存入数据库，以供反向寻车调用。
[0055]
表1人脸车牌匹配数据库
[0056][0057]
注：parking position中0表示车辆在行驶过程中，还未停下。l1a2表示停放楼层和区域。1表示驾驶员已返回停车场。
[0058]
part3：停车后人员状态判别方法，该方法包括如下的步骤：
[0059]
step1：第j个节点(j≠0)处的摄像机再次捕捉人脸，判别人是否在驾驶位，若不在车位，则视为驾驶员已经将车辆停下且下车。
[0060]
step1.1：本步骤中，第一次只检测到人脸的节点摄像机所对通道即为车辆停放位置(一个节点各个方向均有摄像机，可判断车辆停放路段)，记录此时车辆位置l1a2。
[0061]
step2：根据式4对停车后驾驶员是处于步行走出停车场还是反向寻车阶段进行判断：
[0062]
例：
[0063]
当t＝t
pm
‑
t
p0
＝2021_0101_123821
‑
2021_0101_123056＝7min25s
[0064]
此时驾驶员已在停车场停留7.42min，即12.75分钟。假设该停车场t
step
‑
out
取值为15min，则：
[0065]
t<t
step
‑
out
[0066]
表示驾驶员已完成了停车，处于步行走出停车场的阶段。
[0067]
当t＝t
p(m 1)
‑
t
p0
＝2021_0101_134056
‑
2021_0101_123056＝70min
[0068]
此时驾驶员人脸识别时间点距离第一次进入停车场停车时间为70min，则：
[0069]
t>t
step
‑
out
[0070]
表示驾驶员已返回停车场，处于反向寻车阶段。
[0071]
part4：驾驶员反向寻车方法，该方法包括如下的步骤：
[0072]
step1：在part2中step3判定成立后，得到人脸信息，后台数据库中搜索对应的车辆信息并指定路线，在当前节点的vms显示板中显示“车牌 方向”，如：“京a**928|
→”
；若车辆不在该楼层，则显示“车牌 楼层”，如：“京a**928|b1层”；
[0073]
step2：判断当前该节点与目标车辆之间是否还有节点，若有，则返回step1中继续进行寻车诱导；若无，则显示“车牌 在此路段”，如：“京a**928|在此路段”；
[0074]
step3：若多人同时寻车，当摄像机捕捉到多个人脸信息时，服务器将对应的车牌及位置信息在vms中滚动播放，每条信息显示时间为3s，滚动方式以上下滚动进行；
[0075]
step4：反向寻车完成。