專利名稱：：一種視頻監(jiān)視模式下的室內(nèi)停車場(chǎng)管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于智能視頻監(jiān)控
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種視頻監(jiān)視模式下的室內(nèi)停車場(chǎng)管理方法。技術(shù)背景目前我國一般的停車場(chǎng)引導(dǎo)系統(tǒng)的重點(diǎn)大都放在計(jì)費(fèi)管理功能上，關(guān)注的是單個(gè)車輛進(jìn)出的時(shí)間以便于計(jì)算時(shí)長進(jìn)行計(jì)費(fèi)收費(fèi)，采用的管理方式仍是磁卡、條碼卡或接觸式ic卡甚至是簡單的人工發(fā)放紙質(zhì)卡片的原始管理方式，這樣的管理實(shí)際上只是對(duì)卡中所記錄的內(nèi)容進(jìn)行管理，例如時(shí)間信息和車牌信息等，而對(duì)車輛在停車場(chǎng)內(nèi)的停放狀況、車輛的安全以及在大型停車場(chǎng)中對(duì)車輛的停放引導(dǎo)并沒有較全面的考慮，例如，理論上能夠做到一車一位，但在大型停車場(chǎng)中要找到所剩無幾的停車位是比較困難的；同時(shí)，如果出現(xiàn)某些車輛違規(guī)停放，占用了本車位以外的地方，就會(huì)導(dǎo)致其他車輛無法正常停放的情況。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種視頻監(jiān)視模式下的室內(nèi)停車場(chǎng)管理方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法獲得具體車位空滿狀態(tài)以及車輛是否違規(guī)停放信息的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種視頻監(jiān)視模式下的室內(nèi)停車場(chǎng)管理方法，在室內(nèi)停車場(chǎng)屋頂固定安裝多個(gè)云臺(tái)，在每個(gè)云臺(tái)上設(shè)置攝像頭，以串口通信控制云臺(tái)實(shí)現(xiàn)攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)，使每個(gè)攝像頭可以監(jiān)視6~12個(gè)車位，各個(gè)攝像頭構(gòu)成攝像頭組，再將攝像頭組采集到的當(dāng)前車位圖像實(shí)時(shí)輸入中央規(guī)的信息，具體按照以下步驟實(shí)施A、初始化背景幀，Al)車位分割先將攝像頭組轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定角度拍攝到的空車位圖像作為背景幀，利用類間最大距離法對(duì)該背景幀進(jìn)行分割，提取出車位邊界線；再采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波中的膨脹運(yùn)算，將車位邊界線進(jìn)行膨脹處理，使當(dāng)前幀與背景幀車位邊界線的位移偏差包含在膨脹后加粗的車位邊界線內(nèi)；A2)車位標(biāo)識(shí)查找車位的下邊界線，忽略攝像頭的球形畸變，采用最小二乘法對(duì)車位下邊界線進(jìn)行直線擬合，對(duì)其向上平移，得到貫穿車位的直線，將該直線上位于車位內(nèi)的點(diǎn)作為種子點(diǎn)，對(duì)每個(gè)車位進(jìn)行區(qū)域生長的標(biāo)識(shí)；將不同位置上的車位進(jìn)行標(biāo)號(hào)，使其與中央控制裝置的系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的車位標(biāo)號(hào)一致，使車位的編號(hào)和車位的位置建立對(duì)應(yīng)聯(lián)系，利用不同的灰度信息將每個(gè)車位區(qū)域單獨(dú)提取出來進(jìn)行判斷；B、車位空滿狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)Bl)、車輛是否停放穩(wěn)定的自動(dòng)判別采用幀間差分方法，通過對(duì)比兩幀圖像之間的信息差別，來判斷所監(jiān)視_的車位上是否有車以及車輛是否停穩(wěn)，設(shè)定視頻的幀速率為25幀/秒，當(dāng)前t時(shí)刻圖像為W"力，設(shè)其后t+8s(秒)時(shí)刻U"力為參考幀，選取合適的閾值巧，按照公式(1)求差分圖，offers(1)當(dāng)兩幀之間像素值差異大于"時(shí)，表明該點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，通過對(duì)^("')中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以判斷場(chǎng)景內(nèi)車輛是否在運(yùn)動(dòng)；如果車輛沒有停穩(wěn)，不進(jìn)行車位狀態(tài)的判斷，用參考幀；8(^)替代當(dāng)前幀W"')，繼續(xù)判斷車輛是否停穩(wěn)；B2)、車位空滿狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)車輛停穩(wěn)后，從當(dāng)前幀中，分別提取出每個(gè)車位區(qū)域，用背景差分法判斷其空滿，即用當(dāng)前幀和背景幀做差分，當(dāng)前幀^"')中的像素被分為背景點(diǎn)和前景點(diǎn)兩部分，前景點(diǎn)即為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)像素個(gè)數(shù)以判斷車位空滿，用^"')中的背景點(diǎn)對(duì)背景幀中相同位置上的點(diǎn)進(jìn)行更新，參照公式《(/,力=(1-+a/,(/,_/)(2)A(^)為更新后的背景，U^)為更新前的背景，更新系數(shù)"的值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況而設(shè)定，車位空滿狀態(tài)通過三維停車場(chǎng)電子地圖、電子車位信息顯示屏和監(jiān)控器顯示；C、車輛是否違規(guī)停放的自動(dòng)檢測(cè)，具體按照以下步驟實(shí)施Cl)對(duì)于車輛壓車位上、左、右邊界線的情況對(duì)步驟A中標(biāo)識(shí)過的車位進(jìn)一步分區(qū)，將每個(gè)車位平均分為右上、左上、右下、左下四個(gè)區(qū)域，車輛違規(guī)停放的判別準(zhǔn)則是對(duì)車輛壓車位上、左、右邊界線的情況，統(tǒng)計(jì)空車位時(shí)車位每個(gè)區(qū)域內(nèi)的背景像素個(gè)數(shù)，用^—G表示，1，2，3，4;統(tǒng)計(jì)有車時(shí)車位每個(gè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)車輛像素個(gè)數(shù)，用，《表示，/=1，2，3，4，；C2)對(duì)車輛壓車位下邊界線的情況，在每個(gè)車位下方設(shè)置虛擬檢測(cè)線，并對(duì)檢測(cè)線上的像素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果含有足夠多的目標(biāo)車輛像素，則判該車壓下車位線違規(guī)停放；當(dāng)滿足C1)、C2)任意一個(gè)條件時(shí)，即可判定該車輛違規(guī)停放，并將車位車輛違規(guī)停放狀態(tài)通過監(jiān)控器顯示。本發(fā)明的有益效果是，能夠?qū)崟r(shí)的向停車場(chǎng)管理人員提供停車場(chǎng)內(nèi)具體車位空滿狀態(tài)、車輛是否違規(guī)停放的圖像信息。圖1是本發(fā)明方法所使用的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明方法的工作流程圖3是本發(fā)明方法中的攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定視角時(shí)的車位示意圖4是本發(fā)明方法中的種子點(diǎn)選取示意圖5是本發(fā)明方法中的車位分區(qū)示意圖6是本發(fā)明方法中的車位下方檢測(cè)線示意圖。圖中，l.攝像頭組，2.中央控制裝置，3.三維停車場(chǎng)電子地圖，4.電子車位信息顯示屏，5.監(jiān)控器，6.攝像頭。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明提出了一種視頻監(jiān)視模式下的停車場(chǎng)管理方法，針對(duì)室內(nèi)停車場(chǎng)，通過對(duì)視頻目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和一系列的圖像處理，完成對(duì)車位的空滿狀態(tài)、車輛是否違規(guī)停放等的自動(dòng)監(jiān)控及處理。圖1為本發(fā)明方法所使用的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，本發(fā)明的控制系統(tǒng)分為設(shè)置在停車場(chǎng)內(nèi)部和設(shè)置在停車場(chǎng)外部的兩個(gè)部分。在停車場(chǎng)內(nèi)部，設(shè)置在各個(gè)云臺(tái)上的攝像頭組成攝像頭組l，攝像頭組1將采集到的監(jiān)視畫面(當(dāng)前車位圖像)輸入控制中心的中央控制裝置2進(jìn)行信息處理后，中央控制裝置2將車位的情況發(fā)送給停車場(chǎng)內(nèi)部的三維停車場(chǎng)電子地圖3，在該地圖的引導(dǎo)下，駕駛員可以快速的了解停車場(chǎng)內(nèi)車位、車道的布局信息以及車位占用情況，從而盡快找到滿意的車位；同時(shí)，監(jiān)控人員通過與中央控制裝置2連接的監(jiān)控器5中得到信息，及時(shí)對(duì)車位情況進(jìn)行糾正調(diào)整，及時(shí)消除車輛的違規(guī)停放。在停車場(chǎng)外部，中央控制裝置2將處理得到的信息發(fā)送給安裝在停車場(chǎng)外部入口處的電子車位信息顯示屏4，實(shí)時(shí)顯示車位的空滿情況，這樣駕駛員在停車場(chǎng)入口就可事先了解車位的占用情況，避免了因盲目進(jìn)入停車場(chǎng)而造成的車輛擁堵。圖2為本發(fā)明方法的工作流程圖。首先獲取無車輛的車位背景圖像，對(duì)所監(jiān)視的車位進(jìn)行標(biāo)識(shí)；其次，采用幀間差分法，判斷當(dāng)前幀中的車輛是否停放穩(wěn)定；之后，對(duì)車輛己經(jīng)停穩(wěn)的情況，利用背景差分法，提取目標(biāo)車輛區(qū)域，判斷車位的空滿狀態(tài)，對(duì)已被占用的車位，判斷車輛是否違規(guī)停放；最后，對(duì)違規(guī)停放的車輛，系統(tǒng)給出相應(yīng)的警示信息，便于監(jiān)控人員及時(shí)對(duì)其予以糾正。本發(fā)明方法所使用的控制系統(tǒng)包括以下主要功能a)車位空滿狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)即采用視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)方法，自動(dòng)檢測(cè)車位上是否有車輛停放，由此獲得車位的空滿狀態(tài)。b)車輛違規(guī)停放的自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警相對(duì)于目前已有的停車場(chǎng)視頻監(jiān)控方案，檢測(cè)車輛是否違規(guī)停放是本發(fā)明的特點(diǎn)之一。所謂違規(guī)停放是指車輛沒有停在車位內(nèi)，有壓車位邊界線停車的情況，導(dǎo)致相鄰車位空間不足無法正常使用。本發(fā)明針對(duì)違規(guī)行為設(shè)計(jì)了專用的檢測(cè)方法，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)車輛違規(guī)停放的情況，當(dāng)有車輛違規(guī)停放時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立刻給出報(bào)警提示。C)廣角監(jiān)視考慮到室內(nèi)停車場(chǎng)高度的限制，本發(fā)明采用云臺(tái)來增大攝像頭監(jiān)視的范圍，即將云臺(tái)固定安裝在停車場(chǎng)房屋頂部，將攝像頭固定在云臺(tái)上，利用云臺(tái)帶動(dòng)攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證攝像頭可以監(jiān)視到6~12個(gè)車位。采用DIS—880C型CCD彩色攝像頭，以串口通信控制云臺(tái)以實(shí)現(xiàn)攝像頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)廣角監(jiān)視。主要通過串口發(fā)送控制指令到解碼器，經(jīng)過解碼器后開啟或關(guān)斷相應(yīng)的繼電器控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。在串口控制命令的編寫時(shí)使用Mscomm控件，能夠非常方便的實(shí)現(xiàn)RS-232C/485與云臺(tái)的通信。d)數(shù)字補(bǔ)光由于室內(nèi)停車場(chǎng)內(nèi)部的光線通常比較昏暗，攝像頭采集到的圖像可能會(huì)模糊不清，不利于車位狀態(tài)的檢測(cè)。本發(fā)明采用低照度下的圖像清晰化方法，使得視頻監(jiān)控技術(shù)可以更好的適應(yīng)室內(nèi)停車場(chǎng)的光照環(huán)境。本發(fā)明方法采用視頻檢測(cè)技術(shù)作為車位信息的采集手段，相較于目前常用的地感線圈檢測(cè)器或超聲波傳感器，車位視頻檢測(cè)具有能夠?qū)崟r(shí)的向停車場(chǎng)管理人員提供停車場(chǎng)內(nèi)的可視畫面，能夠幫助管理人員及時(shí)了解車位占用、車輛停放是否違規(guī)、車輛是否安全等信息；單個(gè)攝像頭能監(jiān)視的車位數(shù)量相比于其他采集方法明顯增多的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明方法的具體實(shí)施，按照以下步驟進(jìn)行A、初始化背景幀在系統(tǒng)安裝調(diào)試完成后，首先獲得一幀空車位圖像作為背景幀，以其作為目標(biāo)車輛提取的參考圖像。為了能夠區(qū)分背景幀中的每一個(gè)車位，以利于后續(xù)將每個(gè)車位單獨(dú)提取出來進(jìn)行判斷，需要對(duì)背景幀進(jìn)行以下步驟的初始化完成車位標(biāo)識(shí)。Al)車位分割在背景幀中關(guān)注的是車位，因此首先要將其中的車位區(qū)域分割出來。通過類間最大距離法，對(duì)背景幀進(jìn)行分割，提取出車位邊界線。之后，需要對(duì)提取出的車位邊界線進(jìn)行膨脹處理。這是由于本發(fā)明采用云臺(tái)帶動(dòng)攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)，由于云臺(tái)的物理位移誤差，當(dāng)前幀與背景幀中的車位邊界線不嚴(yán)格在相同的位置上，在進(jìn)行車位空滿檢測(cè)和車輛違規(guī)檢測(cè)時(shí)，誤差像素可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的判斷。因此，本發(fā)明采用了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波中的膨脹運(yùn)算，將車位邊界線進(jìn)行膨脹，使位移偏差包含在膨脹后加粗的車位邊界線內(nèi)，以避免位移偏差對(duì)后續(xù)處理的影響。膨脹處理的算法是設(shè)二值圖像為F，結(jié)構(gòu)元素為S，當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)元素S的原點(diǎn)移到圖像的點(diǎn)"，力時(shí)，將其記作^。此時(shí)圖像F被結(jié)構(gòu)元素s膨脹的運(yùn)算可表示為"=，5=^,^門"0}(2)A2)車位標(biāo)識(shí)圖3為云臺(tái)帶動(dòng)攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定視角時(shí)的車位的示意圖，虛線為監(jiān)視視場(chǎng)。車位標(biāo)識(shí)步驟能夠?qū)⒚總€(gè)車位區(qū)域用其車位編號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，按照車位的編號(hào)，可將每個(gè)車位單獨(dú)提取出來進(jìn)行判斷。本發(fā)明采用區(qū)域生長法標(biāo)識(shí)車位。區(qū)域生長法的基本思想是將具有相似性質(zhì)的像素集合起來構(gòu)成區(qū)域。首先，對(duì)每個(gè)要分割的區(qū)域找一個(gè)種子點(diǎn)，然后將種子像素周圍鄰域中與種子像素有相同或相似性質(zhì)的像素(根據(jù)某種實(shí)現(xiàn)確定的生長或相似準(zhǔn)則來判定)合并到種子像素所在的區(qū)域中；將這些新像素當(dāng)作新的種子點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行上面的過程，直到再也沒有滿足條件的像素可以被包括進(jìn)來，這樣一個(gè)區(qū)域就生長成了。1)種子點(diǎn)的選擇按照監(jiān)視的視角設(shè)置，車位的下邊界線距離攝像頭最近，故其信息最強(qiáng)。由于該邊界線連接每個(gè)車位，將其向上平移，該直線會(huì)貫穿所有監(jiān)視車位。提取出該直線在車位內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)，就可以用該點(diǎn)做種子點(diǎn)對(duì)車位進(jìn)行標(biāo)識(shí)。忽略攝像頭的球形畸變，本發(fā)明采用最小二乘法對(duì)車位下邊界線進(jìn)行直線擬合。平移擬合得到的直線，如圖4中虛線所示，選取該虛線上位于車位內(nèi)的點(diǎn)作為種子點(diǎn)。2)區(qū)域生長法標(biāo)識(shí)車位為了能將車位號(hào)碼與車位在圖像中的區(qū)域聯(lián)系起來，用車位的編號(hào)作為灰度值對(duì)車位內(nèi)的像素進(jìn)行填充，得到車位標(biāo)識(shí)圖像。這樣，在需要處理n號(hào)車位時(shí)，只需將標(biāo)識(shí)圖像中灰度值等于n的像素提取出來，就可得到n號(hào)車位的區(qū)域。具體過程如下①以種子點(diǎn)為初始點(diǎn)，搜索其周圍8個(gè)鄰域內(nèi)的像素；②找出像素值為0的黑色點(diǎn)，因?yàn)樵擖c(diǎn)為車位內(nèi)的點(diǎn)，將該點(diǎn)加入種子點(diǎn)隊(duì)列并保存其坐標(biāo)，并用該車位的編號(hào)作為灰度值對(duì)其標(biāo)識(shí)；③判斷種子隊(duì)列是否為空，如果不為空，重復(fù)②；如果為空則停止生以上初始化步驟完成了對(duì)背景幀中車位的標(biāo)識(shí)，背景幀與車位標(biāo)識(shí)的結(jié)果被預(yù)存在中央控制裝置2中。B、車位空滿狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)Bl)、車輛是否停放穩(wěn)定的自動(dòng)判別初始化完成后，系統(tǒng)進(jìn)入對(duì)車位和車輛狀態(tài)的判別過程。在車輛尚未停穩(wěn)時(shí)，系統(tǒng)對(duì)車位空滿及車輛違規(guī)的判別會(huì)不準(zhǔn)確，因此首先要判斷車輛是否停放穩(wěn)定。本發(fā)明采用幀間差分方法，通過對(duì)比兩幀圖像之間的信息差別，來判斷所監(jiān)視的車位上是否有車以及車輛是否停穩(wěn)。設(shè)定視頻的幀速率為25幀/秒，當(dāng)前t時(shí)刻圖像為""')，設(shè)其后t+8s(秒)時(shí)刻U(W)為參考頓，根據(jù)圖像的大小選取合適的閾值W，按照公式(1)求差分圖像"G'，力-當(dāng)兩幀之間像素值差異大于^時(shí)，表明該點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，通過對(duì)"G，力中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以判斷監(jiān)視視場(chǎng)內(nèi)車輛是否在運(yùn)動(dòng)。如果車輛沒有停穩(wěn)，不進(jìn)行車位狀態(tài)的判斷，用參考幀；8("')替代當(dāng)前幀W"')，繼續(xù)判斷車輛是否停穩(wěn)。B2)、車位空滿狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)對(duì)車輛已經(jīng)停穩(wěn)的情況，利用背景差分法，即當(dāng)前幀與背景幀做差，提取目標(biāo)車輛，統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)像素個(gè)數(shù)以判斷車位空滿。經(jīng)過背景差分，當(dāng)前幀^^)中的像素被分為背景點(diǎn)和前景點(diǎn)兩部分，前景點(diǎn)即為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。為了能夠使背景適應(yīng)當(dāng)前的光照情況，用7'("')中的背景點(diǎn)對(duì)背景幀中相同位置上的點(diǎn)進(jìn)行更新，公式(2):5,(Z,_/)=(1-),(/,_/)+7)(2)S々，力為更新后的背景，U"')為更新前的背景，更新系數(shù)"的值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況而設(shè)定。C、車輛是否違規(guī)停放的自動(dòng)檢測(cè)如圖2所示，對(duì)于系統(tǒng)判為"滿"的車位，系統(tǒng)進(jìn)入車輛是否違規(guī)停放判別。由于本發(fā)明針對(duì)室內(nèi)停車場(chǎng)，攝像頭架設(shè)的高度受到受限，監(jiān)視視場(chǎng)中的車位會(huì)發(fā)生較嚴(yán)重的形變，如圖3所示。同時(shí)，高度限制也帶來了多個(gè)車輛間粘連遮擋較為嚴(yán)重的問題，因此增大了正確判斷車輛是否違規(guī)停放的困難。Cl)對(duì)于車輛壓車位上、左、右邊界線的情況如圖5所示，將步驟A中標(biāo)識(shí)過的每個(gè)車位(圖像)平均分為右上、左上、右下、左下四個(gè)區(qū)域。如果該車位中有車，且目標(biāo)車輛像素在四個(gè)區(qū)域中分布嚴(yán)重不均，例如只在左上區(qū)域和左下區(qū)域有車輛像素分布而剩余兩個(gè)區(qū)域中沒有，則認(rèn)為該車輛在車位中過于靠左，判該車輛壓車位左邊界線違規(guī)停放。統(tǒng)計(jì)空車位時(shí)車位每個(gè)區(qū)域內(nèi)的背景像素個(gè)數(shù)，用w—G表示，''"，2，3，4;統(tǒng)計(jì)有車時(shí)車位每個(gè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)車輛像素個(gè)數(shù)，用^')表示，1，2，3，4，如果，則判該車違規(guī)；但是，由于高度限制造成的車輛投影的影響，上述ci)的判別方法對(duì)于車輛壓車位下邊界線的違規(guī)情況檢測(cè)的準(zhǔn)確度有所降低。C2)對(duì)于車輛壓車位下邊界線的情況本發(fā)明方法在每個(gè)車位下方設(shè)置虛擬檢測(cè)線來檢測(cè)車輛是否違規(guī)停放，圖6中的黑色虛線即為每個(gè)車位下方的檢測(cè)線。對(duì)檢測(cè)線上的像素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果含有足夠多的目標(biāo)車輛像素，則認(rèn)為該車輛壓車位下邊界線違規(guī)停放。對(duì)系統(tǒng)判為"滿"的車位，經(jīng)過以上兩個(gè)判別步驟，當(dāng)滿足C1)或C2)之中任一條件，即可判定該車位中的車輛違規(guī)停放。在對(duì)車位及車輛狀態(tài)判別時(shí)，還可以再采用單尺度Retinex圖像增強(qiáng)算法對(duì)當(dāng)前幀進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)光，以達(dá)到保持圖像顏色，增強(qiáng)圖像對(duì)比度，并有效顯示陰影及光照等區(qū)域中的細(xì)節(jié)的效果。從而便于監(jiān)控人員識(shí)別和記錄。Retinex作為人眼感知亮度和色度的視覺模型，定義理想的圖像/"，力為/(x,力-rO，力x/(x,力(3)即一幅圖像y"，力可以用環(huán)境亮度函數(shù)^，力和物體反射函數(shù)r",力的乘積來表示。環(huán)境亮度函數(shù)描述周圍環(huán)境的亮度，與物體本身性質(zhì)無關(guān)，影響圖像的動(dòng)態(tài)范圍；而物體反射函數(shù)是指物體反射能力，與照明無關(guān)，它包含了景物的細(xì)節(jié)信息。基于這種模型，得到的環(huán)境亮度函數(shù)是一種變化緩慢的圖像低頻信息；而反射函數(shù)則包含著圖像中的大部分高頻細(xì)節(jié)信息。對(duì)這兩部分進(jìn)行分別處理或只對(duì)一部分進(jìn)行處理以達(dá)到增強(qiáng)圖像的目的。Retinex理論算法的基本形式(又稱為單尺度Retinex，記為SSR):力=log/(x,力一log[F(x,力*/0,力](4)^"力是輸出的圖像函數(shù)，7"力是輸入圖像分布函數(shù)，*代表巻積操作，Log表示自然對(duì)數(shù)，F(xiàn)"，力被稱為環(huán)境函數(shù)。對(duì)于環(huán)境函數(shù)的選擇可以有很多種，這里采用高斯環(huán)境函數(shù)^"，力=&—，其中，"為高斯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。通過該方法可以有效的改善車位圖像的整體顯示質(zhì)量。本發(fā)明方法針對(duì)室內(nèi)停車場(chǎng)，以有效利用現(xiàn)有的停車場(chǎng)資源為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種視頻監(jiān)視模式下的停車場(chǎng)管理方法。采用視頻攝像頭作為車位信息的采集工具，利用云臺(tái)旋轉(zhuǎn)擴(kuò)大視場(chǎng)的方式，擴(kuò)大每個(gè)攝像頭監(jiān)視車位的數(shù)量。通過圖像處理技術(shù)進(jìn)行信息處理，實(shí)時(shí)地向停車場(chǎng)監(jiān)控人員提供車位的空滿及車輛是否違規(guī)停放等信息。一旦車輛違規(guī)停放，系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警，警示駕駛員糾正違規(guī)行為，從而提高停車場(chǎng)的車位利用率。通過安裝在停車場(chǎng)入口的電子信息顯示屏所提供的引導(dǎo)信息，駕駛員可預(yù)先的了解停車場(chǎng)內(nèi)車位的占用情況，以選擇是否進(jìn)入該停車場(chǎng)。在停車場(chǎng)內(nèi)部，三維停車場(chǎng)電子地圖可以幫助駕駛員根據(jù)及時(shí)了解車位的位置和空滿信息，以及到該停車位的路線和停車場(chǎng)出口位置等信息，引導(dǎo)駕駛員盡快找到滿意的車位，實(shí)現(xiàn)人性化服務(wù)。權(quán)利要求1、一種視頻監(jiān)視模式下的室內(nèi)停車場(chǎng)管理方法，在室內(nèi)停車場(chǎng)屋頂固定安裝多個(gè)云臺(tái)，在每個(gè)云臺(tái)上設(shè)置攝像頭(6)，以串口通信控制云臺(tái)實(shí)現(xiàn)攝像頭(6)轉(zhuǎn)動(dòng)，使每個(gè)攝像頭(6)可以監(jiān)視6～12個(gè)車位，各個(gè)攝像頭(6)構(gòu)成攝像頭組(1)，再將攝像頭組(1)采集到的當(dāng)前車位圖像實(shí)時(shí)輸入中央控制裝置(2)進(jìn)行信息處理，中央控制裝置(2)將處理結(jié)果實(shí)時(shí)輸出到停車場(chǎng)內(nèi)部設(shè)置的三維停車場(chǎng)電子地圖(3)和監(jiān)控器(5)、停車場(chǎng)外部入口處設(shè)置的電子車位信息顯示屏(4)，提供停車場(chǎng)內(nèi)車位空滿狀態(tài)以及車位占用是否違規(guī)的信息，其特征在于，按照以下步驟具體實(shí)施A、初始化背景幀A1)車位分割先將攝像頭組(1)轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定角度拍攝到的空車位圖像作為背景幀，利用類間最大距離法對(duì)該背景幀進(jìn)行分割，提取出車位邊界線；再采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波中的膨脹運(yùn)算，將車位邊界線進(jìn)行膨脹處理，使當(dāng)前幀與背景幀車位邊界線的位移偏差包含在膨脹后加粗的車位邊界線內(nèi)；A2)車位標(biāo)識(shí)查找車位的下邊界線，忽略攝像頭的球形畸變，采用最小二乘法對(duì)車位下邊界線進(jìn)行直線擬合，對(duì)其向上平移，得到貫穿車位的直線，將該直線上位于車位內(nèi)的點(diǎn)作為種子點(diǎn)，對(duì)每個(gè)車位進(jìn)行區(qū)域生長的標(biāo)識(shí)；將不同位置上的車位進(jìn)行標(biāo)號(hào)，使其與中央控制裝置(2)的系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的車位標(biāo)號(hào)一致，使車位的編號(hào)和車位的位置建立對(duì)應(yīng)聯(lián)系，利用不同的灰度信息將每個(gè)車位區(qū)域單獨(dú)提取出來進(jìn)行判斷；B、車位空滿狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)B1)、車輛是否停放穩(wěn)定的自動(dòng)判別采用幀間差分方法，通過對(duì)比兩幀圖像之間的信息差別，來判斷所監(jiān)視的車位上是否有車以及車輛是否停穩(wěn)，設(shè)定視頻的幀速率為25幀/秒，當(dāng)前t時(shí)刻圖像為It(i，j)，設(shè)其后t+8s(秒)時(shí)刻It+8(i，j)為參考幀，選取合適的閾值Th，按照公式(1)求差分圖像D(i，j)<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>D</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mi>if</mi><mo>|</mo><msub><mi>I</mi><mi>t</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>t</mi><mo>+</mo><mn>8</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>|</mo><mo>></mo><mi>Th</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mi>others</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>當(dāng)兩幀之間像素值差異大于Th時(shí)，表明該點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，通過對(duì)D(i，j)中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以判斷場(chǎng)景內(nèi)車輛是否在運(yùn)動(dòng)；如果車輛沒有停穩(wěn)，不進(jìn)行車位狀態(tài)的判斷，用參考幀It+8(i，j)替代當(dāng)前幀It(i，j)，繼續(xù)判斷車輛是否停穩(wěn)；B2)、車位空滿狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)車輛停穩(wěn)后，從當(dāng)前幀中，分別提取出每個(gè)車位區(qū)域，用背景差分法判斷其空滿，即用當(dāng)前幀和背景幀做差分，當(dāng)前幀It(i，j)中的像素被分為背景點(diǎn)和前景點(diǎn)兩部分，前景點(diǎn)即為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)像素個(gè)數(shù)以判斷車位空滿，用It(i，j)中的背景點(diǎn)對(duì)背景幀中相同位置上的點(diǎn)進(jìn)行更新，參照公式Bt(i，j)＝(1-a)Bt-1(i，j)+aIt(i，j)(2)Bt(i，j)為更新后的背景，Bt-1(i，j)為更新前的背景，更新系數(shù)α的值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況而設(shè)定，車位空滿狀態(tài)通過三維停車場(chǎng)電子地圖(3)、電子車位信息顯示屏(4)和監(jiān)控器(5)顯示；C、車輛是否違規(guī)停放的自動(dòng)檢測(cè)，具體按照以下步驟實(shí)施C1)對(duì)于車輛壓車位上、左、右邊界線的情況對(duì)步驟A中標(biāo)識(shí)過的車位進(jìn)一步分區(qū)，將每個(gè)車位平均分為右上、左上、右下、左下四個(gè)區(qū)域，車輛違規(guī)停放的判別準(zhǔn)則是對(duì)車輛壓車位上、左、右邊界線的情況，統(tǒng)計(jì)空車位時(shí)車位每個(gè)區(qū)域內(nèi)的背景像素個(gè)數(shù)，用sum(i)表示，i＝1，2，3，4；統(tǒng)計(jì)有車時(shí)車位每個(gè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)車輛像素個(gè)數(shù)，用car(i)表示，i＝1，2，3，4，如果<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>car</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>sum</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>&lt;</mo><mn>0.15</mn><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0002"file="A2009100237010004C1.tif"wi="31"he="10"top="84"left="43"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>則判該車違規(guī)停放；C2)對(duì)車輛壓車位下邊界線的情況，在每個(gè)車位下方設(shè)置虛擬檢測(cè)線，并對(duì)檢測(cè)線上的像素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果含有足夠多的目標(biāo)車輛像素，則判該車壓下車位線違規(guī)停放；當(dāng)滿足C1)、C2)任意一個(gè)條件時(shí)，即可判定該車輛違規(guī)停放，并將車位車輛違規(guī)停放狀態(tài)通過監(jiān)控器(5)顯示。2、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A2)中對(duì)每個(gè)車位進(jìn)行區(qū)域生長的標(biāo)識(shí)，對(duì)于區(qū)域生長準(zhǔn)則和停止條件定義如下①以種子點(diǎn)為初始點(diǎn)，搜索其周圍8個(gè)鄰域內(nèi)的像素；②找出像素值為o的黑色點(diǎn)，該點(diǎn)為車位內(nèi)的點(diǎn)，將該點(diǎn)加入種子點(diǎn)隊(duì)列并保存其坐標(biāo)，并用該車位的編號(hào)作為灰度值對(duì)其標(biāo)識(shí)；(D判斷種子隊(duì)列是否為空，如果不為空，重復(fù)②；如果為空則停止生長。3、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A中的膨脹處理的算法是設(shè)二值圖像為^，結(jié)構(gòu)元素為S，當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)元素S的原點(diǎn)移到圖像的點(diǎn)"，力時(shí)，將其記作、，此時(shí)圖像尸被結(jié)構(gòu)元素S膨脹的運(yùn)算可表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>4、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C之后采用單尺度Retinex圖像增強(qiáng)算法對(duì)當(dāng)前幀進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)光，達(dá)到保持圖像顏色，增強(qiáng)圖像對(duì)比度，并有效顯示陰影及光照區(qū)域中的細(xì)節(jié)。全文摘要本發(fā)明公開了一種視頻監(jiān)視模式下的室內(nèi)停車場(chǎng)管理方法，該方法提供了停車場(chǎng)內(nèi)車位空滿狀態(tài)以及車位占用是否違規(guī)的信息，A.分割出監(jiān)視視場(chǎng)中的車位，提取出車位邊界線，將車位邊界線進(jìn)行膨脹處理；查找車位的下邊界線，對(duì)每個(gè)車位進(jìn)行區(qū)域生長的標(biāo)識(shí)，得到車位標(biāo)識(shí)；B.判斷車輛是否停放穩(wěn)定，用背景差分法進(jìn)行車位空滿狀態(tài)的判別；C.分別判斷車輛壓車位上、左、右邊界線的情況和車輛壓車位下邊界線的情況，滿足其中一個(gè)判據(jù)，則認(rèn)為該車輛違規(guī)停放。本發(fā)明方法通過數(shù)字圖像處理技術(shù)，可實(shí)時(shí)向監(jiān)控人員提供目前停車場(chǎng)車位的占用情況和車輛是否違規(guī)停放。文檔編號(hào)G08G1/14GK101656023SQ20091002370公開日2010年2月24日申請(qǐng)日期2009年8月26日優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日發(fā)明者薇劉,吳起煒,張桂東,虹朱,旭李,博肖,璐黎申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)