基于視頻識別的智能停車場車位誘導系統應用

摘 要：隨著中國私人乘用車的數量不斷增加，在車輛使用過程中出現了車位難尋的情況。路邊車輛亂停亂放、非法占用街道通行區域等現象，導致了停車難、行車難，嚴重影響了交通秩序以及居民日常生活。為緩解上述現象的發生，將停車場引入到地下的方案應運而生。智能停車場車位誘導系統可將地下停車場的車位進行合理的使用分配，做到實時顯示、分配車位的使用情況，提高了車位的使用效率，降低了停車場的經營成本；還能為車主停車、尋車節省時間，降低車主車輛使用費用。

關鍵詞：智能停車；智能誘導；視頻識別

一、引言

隨著中國私人乘用車的數量不斷增加，許多大中型城市中停車難已經成為非常突出且難以解決的問題。在車輛使用過程中出現了車位難尋的情況。為了解決大中型城市停車難的問題，有關部門對新建樓宇提出了規劃指標，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，建筑師在設計結構圖紙時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構復雜、車輛眾多，往往剛剛進入到停車場的駕駛員會很難找到可用停車位，甚至有時候分不清方向。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致交通擁堵，以及停車場可用車位信息不清或信息錯誤導致交通擁堵。這些問題在傳統大型地下停車場中尤為明顯。

與常規的地面停車場相比較，傳統的地下停車場具有節約寶貴的地面面積、成本低廉、有效泊車位較多、車輛周轉方便等優勢，但傳統的地下停車場也有其不足之處。如駕駛員不能及時的了解地下停車場內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入在自己的視覺范圍之內去尋找車位，進行車輛的停靠。大多數的駕駛人員往往利用自己的經驗，來判斷有效車位的大致情況。在上下班高峰時期車輛流動較大的時候，往往駕駛人員為了趕時間，會出現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，這會加劇傳統地下停車場出現交通擁堵情況的發生。所以，智能停車場的應用，對于身處地下停車場的駕駛員，及時確定他們的位置并進行實時導航就顯得非常重要，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生。

二、智能停車場車位誘導系統研究現狀

智能停車場車位誘導系統是為停車場車輛駕駛人員開發的一套便捷停車系統。主要是為引導車輛駕駛人員在停車場內能夠實時有效的到達有效泊車位的系統。駕駛員在尋找停車位的過程中，系統首先是對停車場內有效空停車位進行實時檢測，并將檢測結果傳至后臺服務器進行數據統計、處理與分析。然后將有效的空車位信息通過顯示屏及時的告知駕駛員，并引導駕駛員到達該有效泊車位。目前國內的智能停車場車位誘導系統還不夠完善，技術設施和穩定性還遠達不到國際標準。大多數制造商生產技術實力一直處于中游水平階段，且較長時間得不到提升。所以，中國智能停車場市場正處于起步萌芽階段，其發展空間巨大。

先進的智能停車場車位誘導系統，應該是基于停車場的規模以及用戶的需求所開發和設計的。并能夠將停車場內所有的泊位信息進行采集、分析、處理與發布。每個泊位都應有相對獨立的傳感器來進行車位使用情況的數據采集與發送。后臺服務器能實時的獲取傳感器的信息，并對信息進行處理與分析，從而確定每個停車位的使用情況。同時將空余車位通過顯示器分區及時顯示給駕駛人員。這將便于駕駛人員高效的找到可用泊車位，節省駕駛人員找尋車位的時間。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展的目標。

從智能停車場車位誘導系統相關技術的不同發展階段與應用來講，目前經歷了三個不同的階段，應用比較成熟的停車誘導系統是基于視頻識別的LED燈光誘導系統。

1）基于無線傳感器技術的智能停車場車位使用系統。主要有兩種：第一種是將地磁感應線圈安裝在每個停車位的地面里，通過地磁感應線圈來判斷是否有車輛停在車位內。此技術需要單獨對地面結構進行改造，所以存在工作量較大、成本較高等方面的缺點。第二種是將超聲波傳感器安裝在每個車位上，通過超聲波傳感器來判斷是否有車輛停在車位內。此方法需要多個傳感器共同協作，來判定一個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，就得在停車場內部署很多個傳感器，不但施工量大，而且硬件成本也很高。該技術只能實現對每個停車位的可用狀態實時監測，但并不能對停車場內的所有車輛進行統一管理。

2）基于傳感器節點的車位監測和基于射頻識別（RFID）技術智能尋車系統相聯合。從系統應用情況來分析，整個系統的易用性比較差。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進行識別，這就要求駕駛員在刷卡的時候與RFID識別器要靠的非常近。但是大多數駕駛員并不會將停車卡隨身攜帶，而是習慣性的放置于車上的某個位置，這就要求車主必須停車刷卡之后才能進入或駛出停車場，整個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的投入和產出并不成正比關系。

3）通過視頻識別的智能停車技術。在圖像識別的研究與發展過程當中，智能識別技術也得到了飛速的發展，基于視頻識別的智能停車場車位誘導系統的原理是在停車場入口處安裝一個攝像機，對進入停車場的車輛進行圖像抓拍獲取車牌信息，并通過對可用車位進行匹配，統計車輛停車信息。記錄了每輛車在停車場內的具體位置信息，從而同時實現停車誘導和尋車誘導。在視頻識別技術的幫助下，智能停車場可以將行車路徑規劃和車輛安防管理做到很好的結合，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系統應用

傳統的智能地下車庫管理系統采用非接觸式智能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入停車場時，駕駛員將IC卡放在控制機的讀卡區內，讀卡器就會進行讀卡操作并判斷該IC卡是否有效，同時攝像機攝錄該車的圖像，對于有效的IC卡經過驗證以后，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卡必須放在控制機的讀卡區內，如果不在讀卡區內車輛將不能通過，就需要駕駛人員拿出IC卡去尋找讀卡器，這樣將影響車輛的通行速度。比如在高峰期的時候，因為駕駛員必須要停車刷卡，就會導致許多車輛都滯留在入口處而造成擁堵的情形。同時大多數地下車庫內并沒有配備高性能的導航設備，且在管理方面缺少智能化、自動化、信息化。當駕駛員進入到地下停車場以后，由于空間較大且結構復雜，所以駕駛員需要花費大量的時間與精力去尋找一個有效的泊車位。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系統主要為基于視頻識別的LED燈光誘導系統，該系統主要包括四個部分：第一部分是車輛識別系統，對進出入停車場車輛進行車牌識別，主要利用地下車庫出入口處攝像系統進行圖像的采集。第二部分是車位選擇管理系統，對停車場內可用泊位進行分區分塊進行顯示，系統會將空余車位進行顯示，以便駕駛人員有針對性的進行區域車位選擇。車位選擇系統主要依靠就近電梯原則和最近層高原則進行車位分配。車位選擇系統管理原則中機械車位的二次使用原則主要是在一層車位使用完畢后，在進行二層車位的使用。第三部分是停車導引系統，對進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航。第四部分是駛離導引系統，對駛離停車場內的車輛提供從車位到停車場出口過程中的燈光導航。系統結構圖如圖1所示。

進入地下車庫的車輛在入口車道處觸發埋在地下的地感線圈，入口車道處的抓拍機就會對車輛進行圖像抓拍，并結合識別軟件對該車輛的車牌進行識別，然后進入到數據庫當中進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入停車場的時間進行記錄，管理中心通過最優路徑算法進行計算并為駕駛員規劃一條最合適的行車路線，利用探測設備對車輛在行進途中進行實時監測，并通過燈光控制器打開該行車路線上的LED燈具為駕駛員進行燈光導航。如果駕駛員要駕駛車輛離開地下停車場時，當車輛一旦離開停車位，也會馬上觸發埋在相應停車位下方的感應器并立刻把信息通知給管理中心，管理中心就會計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燈為駕駛員進行燈光導航，讓駕駛員能夠在最短的時間內順利到達出口。而對于要進入停車場的人員同樣會在入口處設置視頻抓拍機以及智能閘，只有在管理終端的身份認證之后才能通過智能閘進入該地下車庫。

四、結論

基于視頻識別的智能停車場車位誘導系統主要從兩個核心技術部分進行設計；一個是駕駛員在進入地下車庫尋找有效泊車位時系統能夠實現最佳的行車路線誘導功能，也就是告訴車主哪些區域有空車位可以選擇，根據車主自己選擇的最佳泊車位或是距離當前車主最近的一個空車位進行路徑規劃；另一個是車主在辦完所有事情之后返回地下車庫取車的時候，系統能夠準確的告訴車主自己的當前位置以及車輛與車主的相對位置，然后為駕駛員規劃一條去往目標車輛的最佳路徑，這個過程簡稱為尋車誘導，也就是提醒車主車輛在整個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系統引入到地下車庫，無論是基于社會效益還是經濟效益方面來考慮，都具有很大的研究意義，從用戶的角度進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的無謂時間，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的車輛周轉效率和管理效率并降低停車場的維護成本。

參考文獻：

[1]武星.基于RFID-VANETs 的停車誘導系統研究[D].北京：北京交通大學，2015.

[2]宋亮亮.地下停車場燈光導引系統研發[D].濟南：山東建筑大學，2016.

作者簡介：

楊敬江，男，1981年10月出生，漢族，內蒙古海拉爾人，杭州電子科技大學自動化學院控制工程專業研究生。