一種基于圖像識別與RFID技術(shù)的貨車進(jìn)出管理系統(tǒng)

朱虹 楊登輝

摘 要：隨著科技和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對自動化信息采集和智能化管理的需求越來越高。貨車作為港口物流的主要載體，流量大、人工管理成本高。為解決這一問題，文中提出了一種基于圖像識別與RFID技術(shù)的貨車進(jìn)出管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用圖像識別技術(shù)和RFID技術(shù)，能夠自動識別貨車車牌并判斷其進(jìn)出方向及權(quán)限，并可自動保存車輛進(jìn)入、離開識別區(qū)域的圖片或視頻。

關(guān)鍵詞：圖像識別；射頻識別；進(jìn)出判斷；鑒權(quán)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）07-00-02

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，使用電子車牌來管理機(jī)動車的RFID技術(shù)逐漸成熟，其最典型同時也是最廣的應(yīng)用場景是小區(qū)和停車場的車輛進(jìn)出管理，給每一輛進(jìn)入小區(qū)或停車場的車發(fā)放一張RFID標(biāo)簽作為車輛的唯一標(biāo)識，用以完成身份識別和計費等自動化管理。最近幾年，圖像識別技術(shù)獲得了實質(zhì)性的突破，集成了圖像識別模塊的高清攝像機(jī)可以獨立完成車輛的車牌識別。但RFID技術(shù)和圖像識別技術(shù)都有各自的缺點，RFID技術(shù)在車輛進(jìn)出管理時無法解決跟車問題，而圖像識別在光線極差或車牌有污泥等障礙物遮擋時無法獲取車牌[1]。本文提出的基于圖像識別與RFID技術(shù)的貨車進(jìn)出管理系統(tǒng)將圖像識別技術(shù)和RFID技術(shù)結(jié)合起來，取長補短，相互補充，提高了系統(tǒng)的識別率和準(zhǔn)確率。

1 圖像識別技術(shù)與RFID技術(shù)的工作原理

圖像識別技術(shù)主要利用計算機(jī)對視頻或圖片中的信息進(jìn)行特征分析，貨車的車牌自動識別主要采用視頻處理、模式識別及人工智能技術(shù)。通過紅外光柵或地感線圈觸發(fā)，實現(xiàn)單個貨車車牌的準(zhǔn)確識別。近些年，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無需外部觸發(fā)裝置的車牌識別系統(tǒng)即可對區(qū)域內(nèi)一個或多個車輛的車牌進(jìn)行實時識別。

RFID技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種，分為無源RFID技術(shù)、有源RFID技術(shù)和半有源RFID技術(shù)[2]。無源RFID技術(shù)的工作頻段為900 MHz左右，優(yōu)點是標(biāo)簽成本低，且標(biāo)簽不需要維護(hù)，缺點是設(shè)備成本高，讀卡距離近。有源RFID技術(shù)的工作頻段為433 MHz左右或2.4 GHz左右，其優(yōu)點是通信距離遠(yuǎn)，缺點是標(biāo)簽使用壽命約為3年，且讀卡距離不容易控制。半有源RFID技術(shù)將低頻125 kHz左右與高頻2.4 GHz左右相結(jié)合，低頻喚醒，高頻通信，優(yōu)點是低頻邊沿控制，標(biāo)簽低功耗指標(biāo)好，缺點是標(biāo)簽成本高。本系統(tǒng)中的RFID技術(shù)采用有源RFID技術(shù)配合定向天線，讀卡距離控制良好。

2 貨車進(jìn)出管理系統(tǒng)設(shè)計

基于圖像識別與RFID技術(shù)的貨車進(jìn)出管理系統(tǒng)包括高清圖像抓拍機(jī)、紅外對射光柵、有源RFID定向閱讀器和有源電子標(biāo)簽。標(biāo)簽放置到貨車上，作為貨車的唯一標(biāo)識，與車輛的車牌有唯一關(guān)聯(lián)。閱讀器和攝像頭被分別架設(shè)在安全島的進(jìn)出方向，通過調(diào)整閱讀器的讀卡范圍和攝像頭的圖像識別區(qū)，保證閱讀器的讀卡和攝像頭的圖像識別聯(lián)動，配合特殊的關(guān)聯(lián)算法，以進(jìn)行車輛的車牌識別、進(jìn)出判斷及權(quán)限管理。紅外對射光柵作為輔助觸發(fā)攝像頭圖像識別的設(shè)備，在光線不足或存在其他因素導(dǎo)致攝像頭不能獨立觸發(fā)圖像識別時，輔助、觸發(fā)攝像頭進(jìn)行圖像識別[3]。

圖1所示為貨車進(jìn)出管理設(shè)備前端系統(tǒng)示意圖，當(dāng)安裝有源電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)入或離開碼頭時，有源電子標(biāo)簽被有源閱讀器讀取，車輛進(jìn)入圖像識別區(qū)域后，車輛車牌被攝像頭識別，后臺的閱讀器和攝像頭關(guān)聯(lián)算法會自動關(guān)聯(lián)車牌與電子標(biāo)簽關(guān)系，并判斷車輛的進(jìn)入或離開權(quán)限，記錄車輛進(jìn)入或離開的圖片或視頻，根據(jù)權(quán)限判定結(jié)果選擇放行或告警。

3 圖像預(yù)處理及RFID關(guān)聯(lián)算法

圖像識別率受外界環(huán)境，如光照強度，角度等因素影響，為提高識別率需要進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像邊緣檢測。所謂圖像預(yù)處理即采用圖像灰度轉(zhuǎn)換、圖像增強、傾斜矯正等技術(shù)，對所采集的圖片進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)處理操作，降低圖像識別算法的復(fù)雜度，提高識別的準(zhǔn)確率。所謂邊緣是指圖像周圍像素灰度有階躍變化或屋頂變化的像素集合[4]，這是圖像識別最基礎(chǔ)的部分。由于光線相對弱、目標(biāo)是動態(tài)物體、抓拍機(jī)角度有傾斜等原因?qū)е聰z像頭抓拍到的圖像信息相對模糊，因此需要進(jìn)行圖像預(yù)處理[5]。

RFID關(guān)聯(lián)算法的核心是預(yù)先知道攝像頭圖像識別區(qū)和RFID讀卡控制區(qū)以及觸發(fā)或自動識別的起始點。文中的RFID讀卡區(qū)域比圖像識別區(qū)稍大，即車輛上的電子標(biāo)簽先被讀取，閱讀器上報標(biāo)簽ID到服務(wù)器平臺作為緩存，圖像識別完成后關(guān)聯(lián)對應(yīng)的電子標(biāo)簽，最后進(jìn)行車輛是否準(zhǔn)許進(jìn)入或離開的鑒權(quán)。

4 結(jié) 語

本文提出了基于圖像識別與RFID技術(shù)的貨車進(jìn)出管理系統(tǒng)，介紹了圖像識別技術(shù)與RFID技術(shù)的工作原理，講解了貨車進(jìn)出管理系統(tǒng)設(shè)計，闡明了圖像預(yù)處理及RFID關(guān)聯(lián)算法。基于圖像識別與RFID技術(shù)的貨車進(jìn)出管理系統(tǒng)投入使用后，大大提高了車輛的管理效率和方便性，車輛的歷史運行軌跡和視頻可查，方便追溯，達(dá)到了安全管理、科學(xué)管理的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]周治國，李文印，李同，等.基于RFID的新型機(jī)動車號牌及自動識別系統(tǒng)[J].吉林大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2008，26（4）：374-379.

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[3]劉雪飛，賈勤，胡東明.一種基于RFID技術(shù)的貨運車輛管理系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，4（5）：22-23.

[4]艾鑫.基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的邊緣檢測算法及其在圖像縮放中的應(yīng)用[D].杭州：浙江大學(xué)，2011.

[5]龔德平.車輛管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D].太原：中北大學(xué)，2009.