基于Jetson TK1的普通列車車票識別的設(shè)計與實現(xiàn)

邱曉歡 ，陳 勇

（1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510430；2.廣州軌道交通系統(tǒng)裝備安全與智能技術(shù)重點實驗室，廣東 廣州 510430；3.華東師范大學(xué) 軟件學(xué)院，上海 200062）

基于Jetson TK1的普通列車車票識別的設(shè)計與實現(xiàn)

邱曉歡1，2，陳 勇1，3

（1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510430；2.廣州軌道交通系統(tǒng)裝備安全與智能技術(shù)重點實驗室，廣東 廣州 510430；3.華東師范大學(xué) 軟件學(xué)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(fā)板，利用車票拍照識別，實現(xiàn)了臥鋪列車車票智能識別、管理的設(shè)計與實現(xiàn)。測試結(jié)果表明，該設(shè)計識別準(zhǔn)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(guī)劃設(shè)計

近年來，軌道交通行業(yè)迎來跨越式大發(fā)展，在規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)、裝備制造、電子信息等領(lǐng)域各種新技術(shù)層出不窮。隨著自主設(shè)計的“復(fù)興號”全面投入運營，國內(nèi)包含高鐵在內(nèi)的軌道交通行業(yè)從設(shè)計、建造到運營等各項技術(shù)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(xiàn)上車車票換乘車卡、下車乘車卡換車票，列車乘務(wù)員效率低下。因此，設(shè)計一種適合乘務(wù)員操作的智能車票管理系統(tǒng)顯得尤為重要與迫切。

在充分市場調(diào)研的前提下，針對生產(chǎn)現(xiàn)場需求，本文設(shè)計了一種掌上普通列車車票管理系統(tǒng)，使列車員利用移動終端實施智能化的票務(wù)管理，取代了傳統(tǒng)的車票換乘車卡流程，能有效提高生產(chǎn)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(wù)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(shè)備省去了部分流程，能有效提高乘務(wù)員的工作效率，降低工作強度。基于嵌入式操作系統(tǒng)的移動掌上設(shè)備可同時安裝各種桌面應(yīng)用軟件，同時，也拓展便攜式移動設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域，并預(yù)備豐富的接口，與其他設(shè)備進行互聯(lián)互用，具有較高的推廣及應(yīng)用價值。

1 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)設(shè)計考慮下車提醒和空位提醒功能，可實時管理系統(tǒng)增加列車晚點、早點等設(shè)置界面，可適應(yīng)不同的運行情況。車票識別系統(tǒng)采用以Jetson TK1開發(fā)板為核心的系統(tǒng)構(gòu)架，其整體框架搭建如圖1所示。

圖1中，Jetson TK1作為核心開發(fā)板，通過觸摸屏上的按鍵調(diào)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(guān)鍵文本信息，將讀取的信息存儲至數(shù)據(jù)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(fā)者套件，是智能無人機、機器人理想的嵌入式解決方案。內(nèi)建256個CUDA核心的NVIDIA Maxwell GPU，64位ARMA57 CPU，4 GB LPDDR4內(nèi)存、16 GB閃存、藍牙、802.11ac Wi-Fi模塊和千兆以太網(wǎng)卡，運行Linux for Tegra操作系統(tǒng)，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(shè)計了友好的人機交互界面，乘務(wù)員可在管理界面中設(shè)置系統(tǒng)時間、車次等信息，實現(xiàn)紅色或藍色紙質(zhì)車票信息錄入的拍照識別或人工選擇界面實現(xiàn)信息錄入，并可按照車廂顯示每個鋪位的乘坐狀態(tài)，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(tài)加以區(qū)分。

圖1 系統(tǒng)整體框架

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)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(guān)鍵信息等。上一個環(huán)節(jié)的輸出作為下一個環(huán)節(jié)的輸入，順序執(zhí)行。除此之外，將字符分割得到的結(jié)果輸入到貝葉斯識別模型訓(xùn)練環(huán)節(jié)，再將貝葉斯識別模型環(huán)節(jié)得到的貝葉斯模型輸入到字符識別環(huán)節(jié)以供識別。各個環(huán)節(jié)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(nèi)建機器學(xué)習(xí)模型類CvNormalBayesClassifier實現(xiàn)樸素貝葉斯模型的構(gòu)建，利用train方法進行貝葉斯模型的訓(xùn)練，然后加載訓(xùn)練好的模型并利用predict方法對待識別的圖片進行類別預(yù)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(xù)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(yù)處理的候選文字塊按照文字塊寬、高和中心坐標(biāo)找到車次信息；以車次信息為基準(zhǔn)，按照文字塊寬、高和與車次信息中心坐標(biāo)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(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫。

人機交互設(shè)計主要實現(xiàn)3點功能：①車廂內(nèi)臥鋪的使用情況；②列車相關(guān)信息以及車廂內(nèi)搭乘人員相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)；③車票的實時識別。針對上面的功能，本項目采用Qt5分別設(shè)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(shù)據(jù)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(xiàn)邏輯-內(nèi)部算法實現(xiàn)以及相互調(diào)用。系統(tǒng)界面如圖5所示。

圖4 文本讀取

圖5 系統(tǒng)界面

3 結(jié)束語

本文提出了基于Jetson TK1開發(fā)板的列車車票便攜式管理裝置的設(shè)計與實現(xiàn)，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(wù)員工作強度。

［1］薛圣利，蔡啟仲.基于OpenCV的火車票識別算法［J］.廣西科技大學(xué)學(xué)報，2016，27（02）.

［2］何鐵軍，張寧，黃衛(wèi).車牌識別算法的研究與實現(xiàn)［J］.公路交通科技，2006，23（08）.

［3］剛亞州，黃元元，戴群.一種快速名片字符識別算法［J］.計算機應(yīng)用研究，2014，31（09）.

［4］黨力，孔凡讓.智能車票識別系統(tǒng)研究［J］.計算機應(yīng)用與軟件，2010，27（09）.

TP391

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.107

2095－6835（2018）02－0107－02

張思楠〕