無(wú)卡停車(chē)場(chǎng)管理系統及其軟件實(shí)現　

隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城鎮化，使得城市的人口數量激增，生活水平的提高使得人們對出行工具有了更高的要求、國家對汽車(chē)工業(yè)的扶持政策、政府部門(mén)對道路交通基礎設施的投資，促使了近年來(lái)機動(dòng)車(chē)的保有量的迅猛拉長(cháng)。作為靜態(tài)交通的車(chē)輛停放是交通過(guò)程不可分割的組成部分，而與之相對應的停車(chē)服務(wù)也是道路運輸的一個(gè)重要環(huán)節。為了滿(mǎn)足日益增長(cháng)的停車(chē)需求，大型、超大型停車(chē)場(chǎng)不斷涌現，隨著(zhù)停車(chē)場(chǎng)規模的增大，傳統停車(chē)場(chǎng)收費管理方式已不能滿(mǎn)足實(shí)際需求。

　　1）采用卡票式的方式處理存在多種安全漏洞
　　卡票易丟失、損壞、盜刷；一卡多用的情況經(jīng)常出現。
 
　　2）硬件設備投入成本高
　　卡票式停車(chē)場(chǎng)收費管理系統需要安將多種硬件設施，如發(fā)卡箱、讀卡器、地感線(xiàn)圈、砸道等，不僅投資成本高，而且施工難度大。 

　　3）人工處理及干擾多
　　發(fā)卡、讀卡、車(chē)型判斷等多種處理都需人工操作來(lái)完成，增加了人工成本，降低了安全性。

　　1　無(wú)卡票式收費管理系統及其特點(diǎn)

　　無(wú)票式停車(chē)場(chǎng)收費系統[1]，是指一種無(wú)須配置車(chē)上設備單元、無(wú)須取票、無(wú)須刷卡進(jìn)出的停車(chē)收費管理系統為導向，可廣泛應用于收費式停車(chē)場(chǎng)的停車(chē)管理系統。

　　其特點(diǎn)有：它區別于現在流行的卡票式收費管理系統。在入口不需要配置取卡機和取票機，車(chē)輛在出入口不用排隊，出口不需要配置刷卡機和讀票器，既節省了硬件成本又節省了時(shí)間成本。采用車(chē)輛牌照作為車(chē)輛的唯一標識，利用計算機視覺(jué)圖像處理技術(shù)，自動(dòng)識別車(chē)牌字符。達到了減少人工操作干擾，減輕人員工作量，節約了人員成本的目的。全程的監控攝錄和出入口車(chē)輛圖片拍攝功能，對停車(chē)場(chǎng)的安全性能提供了良好的保障。

　　2　軟件實(shí)現的基本思想

　　軟件實(shí)現分為兩個(gè)部分，一是車(chē)牌識別部分。該部分采用 MATLAB語(yǔ)言。 MATLAB是矩陣實(shí)驗室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是美國 MathWorks公司出品的商業(yè)數學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術(shù)計算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。利用和改進(jìn) MATLAB圖像處理工具箱，來(lái)解決本系統的圖像處理問(wèn)題；自帶的 API可以方便地在 MATLAB[2]與 C++程序設計語(yǔ)言之間建立無(wú)縫數據通信。本系統的車(chē)牌識別部分設計主要采用了 M語(yǔ)言搭建，并對系統的性能進(jìn)行了測試和分析。

　　二是停車(chē)場(chǎng)管理系統部分。該部分采用面向對象軟件設計方法實(shí)現的。數據庫平臺采用 Windows Server 2003 + SQL Server 2000應用程序平臺使用 Microsoft Visual C++開(kāi)發(fā)。整個(gè)系統運用了大量的 VC++編程技術(shù)，包括圖像處理技術(shù)、數據庫技術(shù)、動(dòng)態(tài)鏈接技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)等。能自動(dòng)、實(shí)時(shí)地檢測車(chē)輛和識別汽車(chē)牌照，監控車(chē)輛的收費。該系統是在交通的基礎上，引入了數字圖像的攝錄技術(shù)、計算機信息管理技術(shù)，通過(guò)車(chē)輛圖像信息的采集和處理，提高車(chē)輛的智能化管理。

　　3　軟件實(shí)現目標

　　3.1　識別自動(dòng)化，支持高車(chē)流量

　　車(chē)牌自動(dòng)識別技術(shù)是無(wú)卡票式收費管理系統的核心模塊。它以圖像處理、模式識別等為基礎，利用每一輛汽車(chē)唯一的車(chē)牌號碼，通過(guò)攝像機所拍攝的車(chē)輛圖像進(jìn)行車(chē)牌號碼的識別。在不影響汽車(chē)狀態(tài)的情況下，計算機自動(dòng)完成車(chē)牌的識別，從而降低交通管理工作的復雜度，改善高峰期間車(chē)輛行駛的均速度，提高了整個(gè)收費服務(wù)的服務(wù)速度，對緩解交通阻塞起到了積極的作用[3]，同時(shí)也能減少交通事故和保證交通安全。

　　3.2　數據完整化、完全性、統一性

　　該性能要求是基于數據庫操作的。數據的完整、統一和安全，關(guān)系到整個(gè)系統的管理安全性。本系統考慮的對象為一進(jìn)一出的停車(chē)場(chǎng)情況，上位機為單一 PC機，但為了適應多進(jìn)多出的系統方案以及考慮到系統安全機制和提高升遷性能，故本案中，采用 SQL Server作為后臺數據庫；在進(jìn)行數據庫設計時(shí)，利用 SQL數據庫系統提供盡可能多的檢驗措施，確保數據庫中數據滿(mǎn)足用戶(hù)的各種約束要求、保持數據完整和統一；為了提升日后功能，另對數據進(jìn)行了適當的冗余操作。

　　3.3　車(chē)輛管理安全化

　　停車(chē)場(chǎng)內車(chē)輛停放的安全與否是車(chē)主最關(guān)心的問(wèn)題。本系統利用拍攝設備，在入口時(shí)拍攝車(chē)輛照片，并在出口收費時(shí)顯示車(chē)輛進(jìn)入時(shí)的圖片和車(chē)牌號進(jìn)行比對，以保證車(chē)輛的停放安全。

　　4　系統硬件結構圖

　　圖 1為進(jìn)出同口停車(chē)場(chǎng)收費管理系統硬件布局圖。 

　　圖 1進(jìn)出同口停車(chē)場(chǎng)收費管理系統硬件布局圖

　　5　系統軟件基本框架及主要功能模塊

　　圖 2為停車(chē)場(chǎng)收費管理系統軟件結構框圖。

　　圖 2停車(chē)場(chǎng)收費管理系統軟件結構框圖 

　　5.1　視頻檢測管理模塊

　　車(chē)輛檢測的主要目的是從視頻流中提取運動(dòng)區域，用于識別運動(dòng)車(chē)輛。該模塊主要用于判斷是否有車(chē)輛牌照信息，若有，則進(jìn)行牌照識別，若無(wú)，則丟棄此圖像。本系統使用像素灰度相減的識別算法，計算前后圖像差，判斷是否有來(lái)車(chē)，一旦車(chē)輛駛近就對運動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行車(chē)牌的定位和識別。該模塊還包括了對動(dòng)態(tài)禎的保存、入口時(shí)對車(chē)輛靜態(tài)圖像的抓拍、視頻圖像的回放等功能。 

　5.2　車(chē)牌識別模塊

　　車(chē)牌識別 [4]包括車(chē)牌定位、字符分割和字符識別三個(gè)部分。對車(chē)牌識別模塊的要求是能自動(dòng)地完成車(chē)牌識別的三個(gè)流程，將識別后的車(chē)牌字符存入數據庫，并自動(dòng)產(chǎn)生其它輔助信息，如車(chē)輛進(jìn)入時(shí)間、車(chē)型等，使人工干預程度達到最小值。

　　5.3　收費管理模塊

　　收費管理是應用模塊，它的主要功能是存儲用戶(hù)信息、實(shí)時(shí)車(chē)輛進(jìn)出信息、車(chē)輛收費標準，添加、刪除、修改和查詢(xún)數據信息、報表輸出等數據庫操作；車(chē)輛入場(chǎng)計時(shí)、停車(chē)費用的計算；對各種不同用戶(hù)的權限設置及管理等。

　　6　軟件實(shí)現流程圖

　　6.1　入場(chǎng)流程

　　車(chē)輛進(jìn)入時(shí)，通過(guò)車(chē)輛視頻檢測模塊偵知車(chē)輛，由圖像抓拍模塊拍攝車(chē)輛圖像；隨后將獲取的圖像經(jīng)車(chē)牌照識別模塊對車(chē)牌號進(jìn)行辨識，并將辨識后的車(chē)牌號、車(chē)輛信息、車(chē)輛到達時(shí)間連同影像資料儲存在數據庫中；如果無(wú)法自動(dòng)識別出車(chē)牌照或識別不全的，則由監控人員通過(guò)監控設備進(jìn)行人工辨識。

　　6.2　出場(chǎng)流程

　　當有車(chē)輛要駛出停車(chē)場(chǎng)，由出口處的監控對車(chē)輛視頻檢測，采用與入口的車(chē)牌識別模塊對車(chē)輛牌照進(jìn)行自動(dòng)辨識，并將辨識后的車(chē)牌號與數據庫的信息進(jìn)行匹配，提取該車(chē)輛入庫時(shí)的時(shí)間和車(chē)輛信息，根據出入場(chǎng)時(shí)間自動(dòng)計算停車(chē)時(shí)間和停車(chē)費用，調取車(chē)輛入場(chǎng)時(shí)抓拍的圖像與出口的車(chē)輛進(jìn)行比對，在收取停車(chē)費后，欄桿自動(dòng)開(kāi)啟放行。 

　　圖 3停車(chē)場(chǎng)收費管理系統入場(chǎng)流程圖 



　　圖 4停車(chē)場(chǎng)收費管理系統出場(chǎng)流程圖

　　7　結束語(yǔ)

　　停車(chē)場(chǎng)收費管理是智能交通系統的一個(gè)重要的組成部分。目前停車(chē)場(chǎng)多是采用以人工方式為主的傳統模式進(jìn)行收費管理�；趫D像識別技術(shù)而設計的停車(chē)場(chǎng)收費管理系統，不僅具有設備安裝簡(jiǎn)易、成本低、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)，而且能更加有效減少管理人員的人為因素，增強停車(chē)場(chǎng)的安全性。該系統可應用于公共停車(chē)場(chǎng)、小區停車(chē)場(chǎng)的收費管理，其車(chē)牌識別模塊可移植到開(kāi)放式收費管理、電子警察等其它智能交通管理系統中；收費管理系統的可擴展性強，在其基礎上，很容易地增減、完善功能，應用前景廣闊。

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