基于Jetson TK1的普通列車車票識別的設計與實現

邱曉歡 ，陳 勇

（1.廣州鐵路職業技術學院，廣東 廣州 510430；2.廣州軌道交通系統裝備安全與智能技術重點實驗室，廣東 廣州 510430；3.華東師范大學 軟件學院，上海 200062）

基于Jetson TK1的普通列車車票識別的設計與實現

邱曉歡1，2，陳 勇1，3

（1.廣州鐵路職業技術學院，廣東 廣州 510430；2.廣州軌道交通系統裝備安全與智能技術重點實驗室，廣東 廣州 510430；3.華東師范大學 軟件學院，上海 200062）

針對普通客運列車臥鋪車票管理過程中主要采用的人工管理模式，提出了一種基于Jetson TK1開發板，利用車票拍照識別，實現了臥鋪列車車票智能識別、管理的設計與實現。測試結果表明，該設計識別準確率高，能滿足列車員的車票管理需求。

Jetson TK1；字符識別；車票；規劃設計

近年來，軌道交通行業迎來跨越式大發展，在規劃設計、工程建設、裝備制造、電子信息等領域各種新技術層出不窮。隨著自主設計的“復興號”全面投入運營，國內包含高鐵在內的軌道交通行業從設計、建造到運營等各項技術趨于成熟。然而，在人們乘坐臥鋪列車時，仍然需要采用人工管理手段實現上車車票換乘車卡、下車乘車卡換車票，列車乘務員效率低下。因此，設計一種適合乘務員操作的智能車票管理系統顯得尤為重要與迫切。

在充分市場調研的前提下，針對生產現場需求，本文設計了一種掌上普通列車車票管理系統，使列車員利用移動終端實施智能化的票務管理，取代了傳統的車票換乘車卡流程，能有效提高生產管理效率。通過拍照識別或手動輸入車票本文信息（車次、上車時間、車廂、鋪位等）并存入便攜式裝置，使得列車乘務員能按車廂查詢乘客的上下車站點、時間、空位顯示等信息，對于需要下車的乘客實施提前提醒，并可以報表形式顯示到站乘客、空位信息等。利用嵌入式智能終端設備省去了部分流程，能有效提高乘務員的工作效率，降低工作強度。基于嵌入式操作系統的移動掌上設備可同時安裝各種桌面應用軟件，同時，也拓展便攜式移動設備的應用領域，并預備豐富的接口，與其他設備進行互聯互用，具有較高的推廣及應用價值。

1 系統框架

系統設計考慮下車提醒和空位提醒功能，可實時管理系統增加列車晚點、早點等設置界面，可適應不同的運行情況。車票識別系統采用以Jetson TK1開發板為核心的系統構架，其整體框架搭建如圖1所示。

圖1中，Jetson TK1作為核心開發板，通過觸摸屏上的按鍵調用攝像頭對車票進行拍照，圖片傳輸至TK1中進行處理，識別并讀取車票上關鍵文本信息，將讀取的信息存儲至數據庫，同時通過顯示屏顯示。其中，NVIDIA Jetson TX1是NVIDIA第二代嵌入式平臺開發者套件，是智能無人機、機器人理想的嵌入式解決方案。內建256個CUDA核心的NVIDIA Maxwell GPU，64位ARMA57 CPU，4 GB LPDDR4內存、16 GB閃存、藍牙、802.11ac Wi-Fi模塊和千兆以太網卡，運行Linux for Tegra操作系統，與Arduino和樹莓派相似，但遠比后兩者強大，可以進行326 kM/s的浮點運算。其使用場景可以是機器人、自動汽車、計算機視覺和圖像處理等，完全能滿足對車票識別的實時計算及處理需求。

設計了友好的人機交互界面，乘務員可在管理界面中設置系統時間、車次等信息，實現紅色或藍色紙質車票信息錄入的拍照識別或人工選擇界面實現信息錄入，并可按照車廂顯示每個鋪位的乘坐狀態，包括上車時間、地點及空位顯示，并利用不同的顏色對鋪位的狀態加以區分。

圖1 系統整體框架

2 系統實現

系統主功能分別為讀入圖片并初始化程序、車票校正、文字塊分割、字符分割、字符識別和字符再識別、輸出識別后的車票關鍵信息等。上一個環節的輸出作為下一個環節的輸入，順序執行。除此之外，將字符分割得到的結果輸入到貝葉斯識別模型訓練環節，再將貝葉斯識別模型環節得到的貝葉斯模型輸入到字符識別環節以供識別。各個環節相互獨立，使整個程序更加模塊化。具體流程如圖2所示。

采用開源計算機視覺庫OpenCV的內建機器學習模型類CvNormalBayesClassifier實現樸素貝葉斯模型的構建，利用train方法進行貝葉斯模型的訓練，然后加載訓練好的模型并利用predict方法對待識別的圖片進行類別預測。模型代碼截圖如圖3所示。

圖2 流程圖

圖3 模型代碼

攝像頭拍攝的圖片從輸入視頻流中截取得到，如果后續的程序在處理過程中返回錯誤信息，則需要重新從攝像頭讀取新的圖片進行處理。對文字塊按照從左到右、從上到下的順序進行排序，效果圖如圖4所示。

對預處理的候選文字塊按照文字塊寬、高和中心坐標找到車次信息；以車次信息為基準，按照文字塊寬、高和與車次信息中心坐標的距離，依次找到起始站名、終止站名、日期和座位信息，并將讀取的數據保存至數據庫。

人機交互設計主要實現3點功能：①車廂內臥鋪的使用情況；②列車相關信息以及車廂內搭乘人員相關信息的數據庫實現；③車票的實時識別。針對上面的功能，本項目采用Qt5分別設計了3個界面，分別為主界面-車廂臥鋪使用情況界面、子界面-數據庫操作界面、子界面-車票識別界面。采用操作邏輯-用戶直接使用方式，實現邏輯-內部算法實現以及相互調用。系統界面如圖5所示。

圖4 文本讀取

圖5 系統界面

3 結束語

本文提出了基于Jetson TK1開發板的列車車票便攜式管理裝置的設計與實現，通過不同光照強度下拍照測試，通過文字識別方式，能快速讀取車票上站名、時間、座位號等信息，并通過信息處理完成智能化臥鋪管理流程，能有效降低列車乘務員工作強度。

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TP391

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.107

2095－6835（2018）02－0107－02

張思楠〕