捷易泊车牌自动识别停车场管理系统技术方案.doc

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车牌自动识别的停车场管理系统

技
术
方
案

市捷易泊科技
公司地址：市·华侨新村综合楼A座
公司：0755－29035869 ：0755－29035869
公司 .jypzn./

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第1章 前言

随着现代化管理手段的进步和科学技术的日益发展，用户对停车场管理的要求越来越高。过去的人工管理方式已经不适应现代化发展的需要，针对目前快节奏，高速度的工作模式，要求管理方法和制度要有一个根本的改善，这种改善不但要适应用各种特殊停车场、大院的需求，也要适应社会的需求，要适应人的感官的需求和习惯性操作的需求。但是目前任何高科技产品都不能完全代替人类的手工操作，不能完全取代人的思维，更不能与人的思维方式相吻合。因此我们在做自动化管理系统的设计时，要尽可能地强调自动化手段，但又不可忽略人工干预的因素，二者巧妙地结合起来，可达到事半功倍的效果。
本设计方案就是基于以上的思想基础，针对停车场、大院管理的实际情况，结合各种现代化高科技手段完成的。
我们的目标是为用户的停车场车辆管理提供一个车牌识别功能的解决方案。我们采用的是当前国最先进的车牌识别技术。此设计方案着重考虑了识别的准确性，与车牌自动识别器在各种停车场车辆管理系统中的灵活嵌入，既考虑到用户的需求，又囊括了各种高科技技术，而且增加了一些管理手段，尽可能地为用户提供完善一个的停车场车辆管理系统。

第2章 用户需求分析
在现代化停车场管理中，涉与到各方面的管理，其中车辆的管理是一个重要的方面。尤其是对特殊停车场、大院而言，要求对各种车辆实时地进行严格的管理，对其出入的时间进行严格的监视，并对各类车辆进行登记（包括部车辆和外部车辆）和识别，如为部车辆则正常放行，如外部车辆则需要进行记录、检查后做出放行或阻挡的处理，并将各种信息输入到数据库。对大规模的营区中，各种出入的车辆较多，如每辆车都要进行人工判断，既费时，又不利于管理和查询，保卫工作比较困难，效率低下。为了改善这种与现代化停车场、大院不相称的管理模式，需要尽快实现停车场保安工作的自动化、智能化，并以计算机网络的形式进行管理，对所有出入口的车辆进行有效地、准确地监测和管理。要求系统提供相应的应用软件，实现营区管理的高效率、智能化。
对一些已建停车场而言，已具备了一套车辆管理系统，而对一些新建停车场而言，一切从头开始，尚未搭建起任何计算机管理系统，需从整体上来考虑。故在此技术方案中，我们将着重考虑JYP-P-R011车牌自动识别器在车辆管理系统中的使用。对已建停车场，用户可以充分利用原有投资的基础上提高整个管理系统的智能化、自动化程度；同样，对新建停车场，车牌自动识别器也可运用于新的管理系统的设计中。车牌识别作为其中一个极其重要的模块和功能，对于整个网络结构的构筑，数据库的管理与查询、打印等其他功能，本设计方案中将不作重点阐述，而把这一工作留给系统集成商来完成。
该系统是利用捷易泊公司的车牌自动识别器，入场车辆不需停车的一种新型无障碍入场停车场管理系统。司机不需要在出入口停车，当车辆进入停车场入口时，JYP-P-R011车牌自动识别器自动抓拍车辆照片并识别车牌，将车牌，颜色，车牌特征数据，入场时间信息等传给管理计算机，车辆可无障碍进入停车场，为用户提供了一种崭新的服务模式。
系统自动识别进入停车场车辆的和车牌特征，验证用户的合法身份，自动比对黑库，自动报警，并可对整个停车场情况进行监控和管理，包括出入口管理，部管理，采集，存储数据和系统工作状态，以便管理员进行监控，维护，统计，查询和打印报表等工作。车辆出入停车场，完全处于系统监控之下，使停车场的出入，收费，防盗，车位管理完全智能化并具有方便快捷，安全可靠的优点．
其主要特点如下：
u 识别系统对环境的依赖性降低至最低程度，可实现全天候正常工作，且识别率保持较高水平。
u 基于DSP高速硬件识别系统提高了识别的速度和准确性。
u 前端识别的技术在管理系统崩溃时仍能实现车牌识别的功能，并能自动在室外大显示屏上显示出识别结果。
u 可识别的最小号牌宽度为85个像素，监控与识别摄像机可以共用，有效地保护客户投资。
u 适应复杂的气候与光照条件，如阴天、雨天、晚上仍可保证高识别率。
u 适应高速大流量，车速在120至180km/h，单车道流量为30辆/分钟时仍可保证高识别率(>93%)。
u 实现对视频图像的逐帧处理，视频触发，不用埋设地感线圈，避免破坏路面。
u 工程安装简便、运行稳定，不干扰用户已有系统。
u 具有极高的处理能力，对车辆行进过程中所有图像都进行识别和处理，不依赖于单图片，有效提高设备对复杂环境的适应能力。
u 丰富的输出接口，开放底层协议，支持快速的二次开发和集成。
u 可应用于停车场监控、收费卡口、路段监控、移动稽查等。

第3章 产品介绍
JYP-P-R011车牌自动识别器是采用基于DSP硬件识别的车牌识别系统。
本产品采用高速芯片作为识别算法的运行硬件平台，与传统的车牌识别系统不同，设备无需计算机即可实现车牌图像的采集、识别和测速，具有识别性能高、环境适应性强、安装维护简单等特点。无需改变目前已有的管理系统，并可添加并运用于各类管理系统中，使其增加了车辆的车牌的智能识别能力，从而使整个系统更加强大，管理更加有效。
基于硬件识别的车牌识别方式，使识别与管理相分离，管理软件只需接收识别器（盒）传输的识别结果，这使得该系统能更灵活地运用于各类管理系统，无需对管理软件进行大的改动即可灵活地加入或去除车牌识别功能。并且极大的克服了软件识别的传统方式中由于识别核心在管理软件中实现，从而对识别核心的任何改动或者改进都必须对整个管理软件进行调试、检查，工作量大、繁琐且极易造成系统故障甚至因资源占用过高而崩溃。
本产品由于采用了以数字信号处理芯片作为算法运行的硬件平台，所有算法固化在硬件之中，因此可以脱离计算机实现其功能，使其具有极高的系统稳定性，并获得了更广阔的应用空间。
本产品集成了车牌辨识系统所必须的所有硬件和软件，不再需辅助的设备即可完成其功能。在硬件上，集成了图像采集模块、数字信号处理器、存储器、通信模块、温控模块、单片机等；在软件上，车牌识别设备集成了车牌定位、车牌字符切分、车牌字符识别、光学畸变校正、速度误差的非线性校正、视频测速等算法。由于采用纯硬件模式使其降低了对环境的要求，可以很容易安装、调试。
3.1 接口说明
视频接口：1 路CVBS 模拟视频输入，BNC 物理接口；1 路CVBS 模拟视频输出，BNC 物理接口。
通讯接口：一个以太网接口，RJ45 物理接口二个串口，DB9 物理接口电源输入：外接AC 220 电源输入。
3.2 高速硬件平台简介
功能包括：模拟视频输入，AD 转换，视频图像计算和处理，数据与图片输出。
主处理器：TI 公司生产的高速DSP 。
视频接口：一路模拟视频输入接口，通过A / D 模块，实现对视频图像的采集，P A L 制式。一路模拟视频输出接口。设备将接收到的视频信号分频输出，以便连接硬盘录像等其他需要视频信号的设备。
通信接口：提供两种方式的数据传输方式，10/100M 标准以太网接口与RS232 串口。
3.3 软件模块简介
本产品提供ActiveX 软件接口，通过该接口获得车牌与车辆照片，也可读取或写入车牌自动识别相关信息。
3.4 设备使用简介
本设备的前端与车道摄像机相连接，车道摄像机输出的模拟复合视频信号（兼容NTSC和PAL制式）接入本设备的视频输入端口，本设备即可完成对车道通行车辆的号牌自动识别，无需地感线圈或红外光幕的触发。同时，本设备将输入的模拟复合视频信号进行放大、整形后输出，供其他需要视频信号的设备使用，例如硬盘录像等。　
本设备配置了RS232串口，可与GPRS 或CDMA 模块连接，以实现远距无线传输。设备通过串口输出识别结果时，输出信息包括：号牌小图、号牌识别、号牌颜色和识别可信度。
本设备还配置了一个10/100M以太网口，通过该网口输出识别结果时，输出信息包括：车辆大图、号牌小图、号牌识别、号牌颜色和识别可信度。
3.5 与同类产品比较
比较方面
我公司产品
同类产品
识别模式
基于视频流的多帧图像识别
基于单帧图像识别
算法模型
智能模糊点阵识别算法，对车牌不清晰的识别准确率仍很高
OCR/字型拓扑结构识别算法，对车牌不清晰的识别准确率很低
触发方式
纯视频触发，只要检测到车牌就能触发，不易出现故障
地感线圈触发，容易出现多次触发、不触发等故障
传输方式
提供RJ-45网口和RS-232串口两种方式
只有RS-232串口两种方式，传输速度慢，误码率高、安全性差
识别速度和准确率
采用了专用的DSP处理芯片作为运算核心，独立于计算机系统，避免了软件识别时其它程序运行占存等的干扰，提高了运算速度，并且不受计算机系统稳定性的干扰，因而很大程度上提高了车牌的识别速度和识别准确率
软件识别的车牌识别系统，在系统工作时，容易受到其它程序和计算机系统本身稳定性的干扰，影响车牌识别速度和识别率
对相似字符识别能力
如0、D、Q、O；B、8识别正确率几乎为100%
如0、D、Q、O；B、8
很容易识别错误
可靠性、稳定性
高速 DSP 嵌入式硬件平台和专用的操作系统核，以此作为算法的硬件基础，同时核心函数采用手工汇编，非常适宜于户外全天侯运行，具有极高的系统稳定性和环境适应性
采用软件方式识别车牌的传统结构显然占用CPU资源和存，特别是同时识别多路车道车牌，因计算机大量的运算极易造成死机、系统不稳定甚至系统崩溃等情况的发生
对车辆速度要求
速度达到180KM/H时，整牌识别率仍然不低于93%
速度高于一定值时，识别率急剧下降
系统扩展、集成能力
硬件识别的方式，其识别核心位于前端，使识别与处理相分离，这使得其能更灵活地运用于各类系统，无需对处理软件进行大的改动即可灵活地加入或去除车牌识别功能。对识别核心的改进也仅需将识别核换装成高版本的系统，而无需对处理软件作任何改动，处理软件只需通过网络接收硬件的识别结果即可
软件识别的传统方式中由于识别核心在处理软件中实现，从而对识别核心的任何改动或者改进都必须对整个处理软件进行调试、检查，工作量大、繁琐且极易造成系统故障甚至崩溃。
摄像机与补光要求
对摄像要无特殊要求，且可利用原有系统的摄像机
采用LED补光，当环境变化(如光线、天气等)时识别率基本无影响
对摄像机的性能要求很高，且很多都要求专用摄像机，因对摄像机进行相关硬件开发，造成摄像机无法保修
补光需根据环境的变化进行调节，有一定的局限性，仍然可能受光线、天气等问题影响
安装与维护
安装简单，只需外接视频，网络即可，且摄像机与补光的调试简单；硬件一般情况下都不会出现故障，基本不用维护。
需安装各种软件与硬件，且摄像机与补光的调试复杂；工控机长时间运行与识别运算量较大，容易死机，维护量大
性价比
主要设备为：识别器+摄像机+补光
成本与同类产品相当，但性价比更高
主要设备为：工控机+采集卡+摄像机+补光
成本不低，且性能很难满足实际需求

第4章 产品特点
4.1 对不同光照的适应能力
在工程现场环境比较复杂，例如：烟雾、雨雪、日光不同角度的照射、车灯以与大型广告牌等都有可能对识别设备造成干扰，特别是采用外触发方式的识别设备，其识别率严重依赖于所抓拍的图片，当抓拍的瞬间，车辆牌照处在受干扰位置，会造成误识别。
我公司的车牌识别设备对视频图像进行逐帧实时处理，车辆在运动过程中，角度、光照是不断变化的，总会在某些时刻车牌是清晰的，一定会采集到一些车牌清晰的视频帧用于分析和识别，因此我公司的车牌识别设备对光线、气候的抗干扰能力极强。
4.2 对自然环境的适应能力
为适应环境温度的变化，本产品采用了宽温度围的器件，并进行了大围温度变化的实际测试，完全可以满足较大环境温度变化（-40℃~70℃）围的应用。对于环境温度变化更大的地区，产品对部温度采取半导体温度调节技术加以调整，可满足温度变化围非常区的应用。同时具有很好的防雨、雪和高湿能力。
4.3 对闯关车辆和超低速行驶车辆的适应能力
由于采用高速算法和高速的硬件平台，适应时速200公里/小时的车速，使得车辆在超高速（闯关冲卡车辆）行驶或超低速行驶时都能准确识别车牌抓拍图片，避免了因高速车辆通行路口无法捕获的现象发生。
4.4 相对于应用系统的独立性
因车牌辨识技术是正在迅速发展的领域，车牌识别和车牌图片匹配的算法的性能提升也是永无止境的研究领域，车牌辨识系统必须具有相对于应用系统独立的特性才能在系统调整、维护、算法升级等过程中不影响应用系统的运行，车牌辨识系统的意外损坏也不会暂停系统的正常运行。
4.5 具有很高的系统可靠性
由于对本产品嵌入式的软硬件结构进行了优化、综合设计，不但增加了系统辨识车牌的性能，也增加了系统的可靠性。由于不依赖于任何操作系统，具有很高的系统可靠性，并可在10毫秒实现系统的复位，不会在意外情况下延误应用系统的运行。
4.6 具有很强的接口能力
提供ActiveX软件接口，通过TCP/IP与RS232串口自动与识别器连接，并通过属性或事件触发获取车辆通过信息。

第5章 系统结构、技术指标
5.1 系统工作流程

说明如下：
每个出入口的保卫室设置一台工控机（前端管理主机），它接收JYP-P-R011车牌自动识别器发来的车牌识别结果和图像信息。室外屏幕显示分两部分，左半部可接收由JYP-P-R011车牌自动识别器识别结果，直接显示车牌，右半部接收由前端机处理后的结果，直接显示车辆“放行”或“禁行”。将此车牌较为详细的信息显示在哨位旁的显示器上。
然后前端管理主机将相关信息通过网络发至服务器的管理系统。由中心管理系统将相关容与数据进行归档处理，并存入数据库（采用SQL SERVER 2000数据库）建立查询系统与供出口时对比使用。在中心控制室，设置一台服务器和一台管理员使用的PC机，可用于管理和查询。
5.1.1 车辆进入小区
当有车辆驶近小区大门时，系统自动检测到车辆的驶近，自动抓拍车辆照片，并识别出该车辆的车牌，记录入区时间、车牌、车辆照片，然后通过查询数据库的登记车辆记录，确定该车的类型（本区车辆或外来车辆）。根据车辆类型的不同可采取不同的控制策略，主要可以分为以下的两种情况：
u 本小区登记车辆——屏幕显示对应的车主信息，车位以与当前车位的使用情况和费用交纳情况，系统抬闸放行。
u 外来车辆（无本区车位）——可通过门岗确认后放行或换发临时卡放行等，屏幕显示外来车辆。
具体流程图如下所示：

车辆到小区门口
车牌识别器逐帧识别车牌
识别正确吗？
N
人工录入正确车牌
自动记录车牌号码，颜色，进场时间等信息
Y
车辆类别判断
本小区登记车辆
提示业主与车牌信息
外来车辆
保安确认信息
自动放行
确认放行
车俩进入小区
车俩进入小区流程图

5.1.2 车辆驶出小区
当有车辆驶近小区出口时，系统能自动检测到车辆的驶近，并自动抓拍车辆照片，自动识别出该车的车牌，记录出区时间、车牌、车辆照片，然后通过查询数据库的登记车辆记录，确定该车的类型（本区车辆或外来车辆）。根据车辆类型的不同可采取不同的控制策略，主要可以分为以下两种情况：
u 本小区登记车辆——屏幕显示车辆图像、车牌号、入区日期和时间、出区日期和时间、对应的车主门牌号等信息，按用户设定或物管要求采取自动放行或提示刷卡、进行双重验证放行。
u 外来车辆——根据车辆性质（出租车、送货车、公务车和社会车辆）的不同，确定不同的收费标准（主要有免费、按时计费、按次计费等），结合该车停车时间确定该车的收费金额。然后可通过门岗确认后放行或收回临时卡放行等，屏幕显示外来车辆以与记录的车牌号、车辆照片、卡号、入区时间、出区时间、收费金额等。
具体流程图如下所示：
车辆到小区门口
车牌识别器逐帧识别车牌
识别正确吗？
N
人工录入正确车牌
自动记录车牌号码，颜色，出场时间等信息
Y
车辆类别判断
本小区登记车辆
提示业主与车牌信息，进出场图像对比
外来车辆
图像对比，根据进出场时间，自动计费
自动放行
缴费后确认放行
车俩驶出小区
车俩驶出小区流程图

5.2 车牌识别系统安装图示
JYP-P-R011车牌自动识别器安装在检测车道一侧，每个出入口架设一个高度为1.5～1.7米的钢管，在钢管顶部位置各安装一套摄像机，摄像机镜头指向车道前方约5.5米的地面处对准车牌。
具体安装位置如下图所示。

5.3 识别系统技术指标
在正常城市车牌清洁程度情况下，行驶车牌无遮挡，平均字母和数字识别率可达到99%以上，通过针对系统应用地区加强模板，可实现整牌识别率（含车牌汉字）达到98%以上。
u 单号牌识别时间：<0.04 秒
u 整牌识别率：>94% （整牌识别率=完全正确号牌数/自然车流量）
u 号牌检测率：>99%
u 允许车辆行驶速度：0~200 公里/ 小时
u 输出图像分辨率：720*576
u 设备输出接口： RS232、RS485 串口、10/100M以太网口
u 无线传输方式：ADSL、CDMA、GPRS、GSM
u 输出信息：车辆大图、号牌小图、号牌识别、号牌颜色和识别可信度
5.4 物理和电器参数
u 机箱尺寸：235mm × 140mm × 37mm
u 平均无故障时间：MTBF ≥ 30000 小时
u 相对气压：86KPa~106Kpa
u 环境温度：-40~70℃
u 相对湿度：5%~90%
u 功耗： <10W
u 工作电压：AC 220V ± 10% 50Hz

第6章 系统功能
6.1 应用系统功能
JYP-P-R011车牌自动识别器可灵活挂接在各种需要车牌识别功能的管理系统中，从通常情况下考虑，我们设想应用系统将具有如下功能：

管理主机查询控制部分

u 车牌识别：车牌的识别采用JYP-P-R011车牌自动识别器技术，可实现全天候工作。
u 车辆出入数据存储归档
u 车牌查询：可进行包括 A：按出入时间查询；B：按出入地点查询；C：按车辆性质查询等各种查询条件的模糊查询
u 车流统计功能：对任意时段任意方向出入车辆进行统计，生成统计报表
u 打印数据清单或查询结果清单
u 黑车辆实时报警功能

管理系统界面
6.2 停车场管理系统功能
JYP-P-R011车牌自动识别器作为应用系统的前端识别子系统，后端需要一个车辆管理系统支持，以有效地利用和体现识别器的功能，发挥其在停车场车辆管理系统的巨大作用。
普通停车场车辆管理系统应具有以下功能：
6.2.1 道口的自动管理
系统设置为入口无人值守自动管理，出口临时卡收费、收卡确认放行方式。入口的控制设备、自动道闸、感应线圈、摄像机等设备能自动采集数据并发送到出口管理电脑软件系统进行数据处理，且能自动完成相应处理结果，执行相关动作。整个过程无须人为干预。
6.2.2 管理作业自动控制功能
WINDOWS98、WINDOWS2000汉化工作环境，操作简便，无需专业操作培训，也不需要对数据库进行操作，并直接通过显示屏实时图像监视车道状况。如有临时车，则出口读卡，信息将自动显示在显示器上。确认无误后，即可放行。
6.2.3 图像对比与监控功能
u 系统实现多媒体图像的实时收集、处理和存储，可对车道、工班时间等各种容进行查询、阅览或打印抓拍的图像。
u 采用摄像监控、实时记录车型和车牌、驾驶员图像，进行车辆出入图像和车牌的自动对比，若发现不同，立即进行报警。有效地防止盗车行为，提供了全方位的安全保障，全面预防了有人利用盗窃的车辆或套牌车辆进行作案，充分保障了人员与财产安全。
u 停车场记录了所有出入车辆的资料，以备以后查询和检索，为公安机关解决一些纷争提供了基本的依据。
6.2.4 自动侦测硬件
软件自动侦测当前的网络、硬件环境，发生联机、脱机等变化时，会自动调整运行。
6.2.5 安全的权限管理功能
系统的安全是着重考虑的一个问题，尤其在软件方面，应当防止普通用户有意或无意地擅改系统、增删文件、安装或运行其它程序等。操作人员可分别设定功能，各功能分别有出入管理（操作人员）、系统管理（管理人员）、月租卡管理（财务人员）、临时卡管理（财务人员）、报表管理（财务人员）、查询功能（财务人员、操作人员）等。软件操作人员拥有全部功能使用权，并可根据需要分别赋予一个或多个功能给其他操作员。
为防止未授权用户随意更改计算机的设置，我们可以设定操作系统（Windows 2000）在启动时自动运行系统软件，这时在软件界面中只能进行放行等操作，而无法对硬盘的文件进行操作、不能更改计算机的设置。普通操作员无法使用任何办法退出软件界面、无法使用“任务管理器”等工具，即使是强行重启计算机。除非使用特定的密码才能退出软件操作界面，这样，计算机的安全得到了保障。
6.2.6 证件摄录功能（选配）
保安岗亭可拍摄丢失临时卡车主相关证件与公检法三免证件的拍照功能。
系统将车牌信息和图像进行存储归档，以备待查。其归档方式可分几种：
u 按/外部车辆归档
u 按车牌性质归档
u 按归档

6.2.7 手工车牌录入
所有部车牌的录入系统，供识别部车辆使用；
如遇到因车牌本身原因无法识别的车辆，系统提供人工干预手段，可由管理人员人工录入。
6.2.8 车牌显示
系统在每个门口设置两个显示屏，一个是LED显示屏，放在哨兵的对面(距离视具体安装环境而定)；另一个是17〞显示器，放在哨卫的旁边，嵌入到墙体。
其显示容为：

粤B12345禁行/放行
6.2.9 车辆查询、统计
提供出入车辆的查询，即管理人员可随时查询数据库驶入/出本院的车辆数据，系统可提供如下查询方式(举例，可随用户需要而进一步补充查询条件)：
6.2.9.1 车辆进出场记录 、图像的查询、统计、打印
u 在场查询
小区车辆可任意选择业主，房号、车牌号、通道口、进行查询；外来车辆可按车牌、进场通道进行查询，并且可以分类按时间段进行总查询，并打印相关的详细资料。
u 出场查询
小区车辆可任意选择业主，房号、车牌号、通道口、进行查询；外来车辆可按车牌、进场通道进行查询，并且可以分类按时间段进行总查询，并打印相关的详细资料。
6.2.9.2 操作员考勤
可按日、按月或按通道口查询操作员上下班记录，并可打印。
6.2.9.3 人工抬闸管理
可通过放行时间、操作员、放行通道口进行人工抬闸信息查询管理。
6.2.10 特别设定
管理者可以进行部车辆设置，特定车辆的报警、特定车辆放行以与各种临时或者永久参数设置。
6.2.11 打印清单与报表
管理者可在控制中心打印各种清单与报表。
（1）系统提供清单如下（可根据用户需要而进一步补充打印要求）：

u 按时间打印驶入车辆；
u 按时间打印驶出车辆；
u 打印部车辆的入/出情况
u 打印外部车辆的入/出情况
u 打印目前仍滞留院的/外部车辆；
u 打印所有部车辆清单；
u 打印黑。
（2）可进行各种报表
u 日报表
可查询任意日期的报表（包括操作员，上班时间，进场次数、出场次数、进场手动放行次数、出场手动放行次数）并可打印。
u 月报表
可查询任意一个月的报表（包括操作员，上班时间，进场次数、出场次数、进场手动放行次数、出场手动放行次数）并可打印。
u 年报表
可查询自使用本系统后任意一年的报表（包括操作员，上班时间，进场次数、出场次数、进场手动放行次数、出场手动放行次数）并可打印。