基于视频分析的路侧停车自动计时取证

茅嘉磊

(中海网络科技股份有限公司， 上海 200135)

基于视频分析的路侧停车自动计时取证

茅嘉磊

(中海网络科技股份有限公司， 上海 200135)

为解决当前采用的路侧停车管理模式存在的不正当收费、遗漏故意逃费的车辆及人工成本高等问题，对路侧停车系统中的停留车辆存在时间检测及视频取证等问题进行分析。提出一种基于视频分析技术的车辆检测算法，通过视频分析技术进行泊位停车自动取证，实现停车计时计费自动化，从而降低人力成本。

路侧停车； 自动计时； 视频采集； 车牌自动识别； 地磁传感器

0 引 言

随着经济迅猛发展、汽车制造业产能极速增大及汽车制造成本逐渐降低，汽车已成为人们日常生活中普遍使用的代步工具。近年来，我国的汽车保有量在逐年增加，但停车场建设的速度并未随之加快。当前，经常出现大量机动车无序地滞留在路口或路侧，严重阻碍正常交通通行的状况。对此，公共管理部门新设了很多短时的路侧停车位，以缓解停车难、规范停车无序的境况。

设置路侧停车位的初步设想为：通过经济杠杆功能，利用城市道路的空间和时间资源扩大停车区域，控制车辆的停留时间、管理车辆的停留位置，以此改善停车困难和道路两侧停车混乱的状况。然而，目前的管理模式存在以下问题：

1) 在没有实时视频监控的情况下，部分停车收费管理员隐藏实际的停车费用；

2) 一些道路的停车区域较长且车辆较多，停车收费管理员会遗漏部分故意逃费的车辆；

3) 停车收费管理员的人工成本较高。

以上问题大多是人工成本过高和无法对车辆进行有效管理导致的。由此，对路侧停车系统中的停留车辆存在时间检测及视频取证等问题进行分析。

当前，已有很多针对路侧停车和车辆检测技术的研究。WANG等[1]介绍一种基于智能交通系统(Intelligent Transport System, ITS)的路侧停车管理系统; BULAN等[2]给出一种基于视频的车辆停留检测的方法，着力于应对场景变换(如雨天、阴影、阻碍物及相机的移动)带来的挑战; HUANG[3]给出一种无线停车位检测方法，使用2.4 G无线网络传输基于射频识别技术(Radio Frequency IDentification, RFID)的地磁传感器的停车信息;ANAGNOSTOPDULOS等[4]一种基于创新的图像自适应分割法的车牌识别算法，能更快地定位车牌的位置和大小; YANAGIHARA等[5]描述一种通过CCTV的视频对动目标进行跟踪的算法; TSAI等[6]解决在检测场景中不时出现无序动目标的问题，运用云台驱动的摄像机追踪物体，改善一种叫做Region-Based Matching和Motion Energy的方法，用于在连续的图像场景中捕获动目标。通过对这些研究成果进行学习和改善，提出一种基于多种技术的车辆检测算法，并兼顾违法停车处罚和停车管理。

1 系统架构

该车辆检测系统主要由视频监测系统、无线传输系统和地磁感应系统等3个主要部分组成(见图1)。系统架构具有以下优势：

1) 可长距离的停车管理，并能大量减少人工干预；

2) 可在不增添硬件的情况下同时进行路侧停车收费和违法停车管理，从而降低建设成本；

3) 可在无车辆闲置的情况下进行路段安全监控。

1.1 视频监测系统

视频监测系统是视频取证系统的基础，用于在监控区域内发现和记录停驶的车辆。该系统包含高清球机、视频分析器和无线传输设备。

1) 高清球机通过对停驶车辆的牌照进行记录来采集违法证据和停车信息，在非监测时段用于道路安全监控；

2) 视频分析器通过控制高清球机发现车辆，通过分析图片中的车辆获取车辆信息(包括车牌、颜色、车型及车标等)。

1.2 无线传输系统

无线传输系统具有以下3个功能：

1) 为消除停车收费管理员和司机对停车时间及位置的分歧，全球定位系统(Global Positioning System, GPS)每小时都会校准时间并在图片中标出具体的位置信息；

2) 4G模块向数据中心发送图片和文字信息，若无需地址信息，则系统会通过网络自动校准时间，无需GPS；

3) 若使用无线地磁设备，则地磁感应接收器用于接收地磁感应信号，触发分析器，从而控制摄像机获取证据。

1.3 地磁感应系统

地磁感应系统是对视频检测的补充，能使车辆检测系统更为可靠、精确。尽管视频监测系统已具备发现停驶车辆的功能，但受以下问题限制：

1) 在采用动目标跟踪算法追踪车辆时，一台摄像机在光照较好的时段有效监测的单侧停车区域长度>100 m，而在光照欠佳的时段有效监测的区域长度<50 m；

2) 在路侧停车区域，往往因辆车间隔较小而使车牌被遮挡，视频监测系统无法确认车牌，造成大量数据无效。

然而，利用由地磁传感器获得的时间占用信息，无论在何种环境下，有效监测距离均可扩展到单侧150 m。对于一个200万30倍光学变焦的高清球机而言，180 m以外车辆的车牌的像素大于20×20，符合最小车牌识别的要求[7]。同时，在地磁传感器的帮助下，一个高清摄像机可最多覆盖到8个停车区域。

2 算法

2.1 视频算法逻辑

高清摄像机只能全景实时监测一个事先设定的停车区域。当移动物体进入并停留在摄像机监测区域内时，摄像机会放大镜头抓拍一张含有车牌信息的近景照片，并立即回到全景位置抓拍一张含有车辆明显特征的全景照片；若尝试多次后仍无法获取车牌信息，摄像机会回到全景位置等待其他停驶车辆。同样，当车辆离开时，摄像机会首先抓拍一张车辆的全景照片，然后移动至停车位进行车牌信息确认；同时，数据库会产生车牌信息、停留开始时间、离开时间及图片存储路径，图片会上传至文件传输协议(File Transfer Protocal, FTP)服务器中作为收费依据。当系统无法确认泊位是否存在停驶车辆或无法监测到车牌时，该算法会通过实时报警请求人工确认(见图2)。

单一的视频算法在车辆较多且车牌遮挡严重的情况下会需较多的人工干预，而通过与地磁传感器相结合可减少人工干预，并大幅度提高检测精度和扩大检测距离。

2.2 视频及地磁融合算法

在地磁感应系统的帮助下，一台高清球机可同时监测多个停车区域。在无车辆停驶的情况下，高清摄像机可作为路况及安全监控相机；而当地磁传感器被车辆切割时，地磁传感器会发送触发信息给分析主机，分析主机将控制高清球机抓拍一张被切割的地磁传感器方向的全景图片，并控制高清摄像机聚焦到地磁传感器所在位置，寻找及确认停驶车辆的车牌信息，抓拍近景图片。若车牌被其他车辆遮挡，则摄像机会在该车位相邻车辆驶离后再次抓拍；若在设定的时间内无相邻车辆离开，则系统会将报警信息发送给系统管理员，要求人工确认是否存在车辆。当地磁传感器不再被触发时，地磁传感器会再次发送信息给分析主机，分析主机将再次控制摄像机抓拍全景和近景图片。若在抓拍近景图片时同一辆车仍停留在原车位，则分析主机将在ns后再次确认车辆信息；若车辆依然停留在原车位，则系统将回到原位等待其他传感器的指令，并发送异常信息给系统管理员(见图3)。

3 结 语

通过对基于视频技术的车辆检测系统进行分析，对车辆取证部分进行详细描述。该系统已在杭州进行实地测试使用。以后将主要对支付平台建设进行研究；同时，完善取证系统的细节，提高系统的容错性，减少系统漏洞。

[1] WANG Z H， ANTAO L， ZHENG C Q， et al. A Study on Project of Parking Management System of Roadside Parking[J]. Forestry Machinery & Woodworking Equipment, 2005, 33(4):

[2] BULAN O, LOCE R P, WU W, et al. Video-Based Real-Time on-Street Parking Occupancy Detection System[J]. Journal of Electronic Imaging, 2013, 22(4):041109.

[3] HUANG Jingwu. Wireless Vehicle Detection Technology Research Based on Magnetic Sensor Master Degree Thesis[J]. Southwest University of Science and Technology.

[4] ANAGNOSTOPOULOS CNE, ANAGNOSTOPOULOS IE, LOUMOS V, et al. A License Plate-Recognition Algorithm for Intelligent Transportation System Applications[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2006, 7(3):377-392.

[5] YANAGIHARA Y, YAMADA I, ITAO K. Basic Study on Moving Object Tracking Control by Visual Sensor[J]. Journal of the Japan Society for Precision Engineering, 1987, 53(9):1402-1407.

[6] TSAI M C, CHEN K Y, CHENG M Y, et al. Implementation of a Real-Time Moving Object Tracking System Using Visual Servoing Robotica[J]. 2003, 21(6):615-625.

[7] ZHANG S. License Plate Recognition Technology Development Research and Improvement[J]. Management Science and Engineering, 2013,7(2):56-59.

Automatic On-Street Parking Monitoring and Recording Based on Video Analysis

MAOJialei

(China Shipping Network Technology Co., Ltd., Shanghai 200135, China)

Geomagnetic sensors are normally mounted in on-street parking zones for detecting vehicles parking. They know exactly how long a car has occupied the position but can not identify the car which should pay for that. Therefore, the parking administration arranges a large number of on site parking fee collectors. The personnel expenditure has been the major part of operation costs. This paper proposes a video-analysis based automatic method to gather complete parking information, including the car identity, which can replace the men watching.

on-street parking; automatic timekeeping; video analysis; ALPR; geomagnetic sensor

2016-10-14

茅嘉磊(1984—)，男，上海人，助理工程师，硕士，主要从事交通信息控制研究。

1674-5949(2017)01-0078-04

TP391.41

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