CN107491765A - 一种共享单车及其停车识别装置和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共享单车及其停车识别装置和***。一种共享单车停车识别装置，包括摄像单元，图像处理识别单元，微控制器，通信单元；其中：所述摄像单元，拍摄并发送停车围栏区域的围栏图案给图像处理识别单元；所述图像处理识别单元，接收并处理识别摄像单元发送的围栏图案，并将识别结果输出给微控制器；所述微控制器，用于开启摄像单元和图像处理识别单元，接收并分析整理图像处理识别单元输出的识别结果，将分析整理结果通过通信单元发送给云服务器。通过本发明提供一种共享单车及其停车识别装置和***,可以解决共享单车停车识别管控难且停车识别维护成本高的问题，从而规范用户的停车行为，彻底解决共享单车乱停乱放的管控难题。

Description

一种共享单车及其停车识别装置和***

技术领域

本发明涉及共享单车领域，尤其涉及一种共享单车停车识别装置及***。

背景技术

目前，共享单车在全国乃至全世界范围内掀起一股共享热潮，随借随还，极大地方便群众的出行。由于民众在使用完共享单车时将共享单车随意停放，乱停乱放占用社会公共资源现象突出，共享单车在方便民众出行的同时，也给城市管理带来了极大的困扰，存在停车位置管控难题。

目前，为规范共享单车的停放，政府在道路两侧靠近地铁站或公交站或某些地段设置共享单车停车围栏区域，共享单车需停放在停车围栏区域内。但还是有部分共享单车停放在停车围栏区域之外，如图1所示的共享单车1和共享单车4。

为解决这个问题，政府和共享单车公司想方设法在合作解决这一难题。其中一些方案采用近程无线电波方案，例如，蓝牙(包含BLE)，WIFI定位手段；也有采用卫星定位(北斗/GPS等)方案。但这些方案存在定位误差大(5m以上)，精度低，误差大小和停车围栏大小在一个量级上。另外，采用传统技术UWB/激光/超声等方案，这些方案的精度较高，但维护成本极高。此外，蓝牙和WIFI以及高精度的UWB/超声/激光定位需要在停车围栏建造施工，安装固定基站等设备，造成单次成本和后续维护成本高昂，无法商业化大规模落地。所以，采用传统低精度的蓝牙/WIFI等技术方案，维护成本高，误差大；及高精度的传统技术UWB/激光/超声等技术方案，维护成本极高。

所以，有必要采用一种新的共享单车停车管控技术，以解决以上共享单车停车识别管控难且维护成本高的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种共享单车及其停车识别装置和***,以解决共享单车停车识别管控难且停车识别维护成本高的问题，从而规范用户的停车行为，彻底解决共享单车乱停乱放的管控难题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种共享单车停车识别装置，所述装置包括：摄像单元，图像处理识别单元，微控制器，通信单元；其中：

所述摄像单元，受所述微控制器控制开启关闭，用于拍摄停车围栏区域的围栏图案，并将拍摄到的围栏图案发送给所述图像处理识别单元；

所述图像处理识别单元，受所述微控制器控制开启关闭，用于接收并处理识别所述摄像单元发送的围栏图案，并将识别结果输出给微控制器；

所述微控制器，用于开启所述摄像单元和所述图像处理识别单元，接收并分析整理所述图像处理识别单元输出的识别结果，将分析整理结果通过通信单元发送给云服务器。

进一步地，所述摄像单元安装于共享单车上，且安装位置能拍摄到停车围栏区域的全部地面或部分地面。

进一步地，所述摄像单元支持自动曝光，是RGB摄像头，或者是灰度摄像头，或者是红外夜视摄像头。

进一步地，所述图像处理识别单元进一步包括：抽取缩放模块，图案机器识别模块，结果输出模块；其中：

所述抽取缩放模块，用于抽取所述摄像单元拍摄到的部分围栏图案，并将抽取到的围栏图案按照一定的比例缩放，得到抽取缩放后的图案；

所述图案机器识别模块，用于对经所述抽取缩放模块抽取缩放后的图案依据预设算法进行识别，得出识别概率，并将所述识别概率通过所述结果输出模块输出到微控制器；

所述结果输出模块，用于将所述图案机器识别模块得到出的识别概率输出到微控制器。

进一步地，所述图案机器识别模块采用的预设算法为三层CNN网络算法。

进一步地，所述微控制器是依据以下预设规则来识别所述图像处理识别单元输出的识别结果：当某种围栏图案的识别概率大于等于某一设定值时，就认定共享单车是停在停车围栏区域内部，否则就认定共享单车停在停车围栏区域外部。

一种共享单车停车识别***，所述***包括如上述所述的共享单车停车识别装置和云服务器；其中：

所述共享单车停车识别装置，用于拍摄停车围栏区域的围栏图案，并根据所述围栏图案识别共享单车的停车信息数据，将所述停车信息数据传输给所述云服务器；

所述云服务器，用于获取所述共享单车停车识别装置发送的停车信息数据，并根据所述停车信息数据对用户行为进行信用管理。

一种共享单车，所述共享单车包括如上述所述的共享单车停车识别装置，所述共享单车识别装置安装在共享单车上

与现有技术相比，本发明提供一种共享单车摄像头识别装置及***，通过在共享单车上安装摄像单元拍摄停车围栏区域地面的围栏图案，并根据该围栏图案识别共享单车是否停在停车围栏区域内的停车信息数据，并将该停车信息数据通过通信单元传输给远程云服务器，使云服务器可以根据该停车信息数据对用户行为进行信息管理，从而规范用户的停车行为，彻底解决了共享单车乱停乱放的管控难题；另外，本发明的方案技术简单，实施方便快捷，且精度较高，维护成本较低；并且，该共享单车停车识别装置除可以采用单独元件进行组件之外，还可以将该装置的元件集成在芯片中实现，从而可以进一步降低***的成本。

附图说明

图1为现有停车围栏区域的共享单车停车示意图；

图2为本发明实施例提供的一种共享单车停车识别***的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种共享单车停车识别装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种共享单车停车识别***的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种停车围栏区域的围栏图案的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种共享单车停车识别装置中的图像处理识别单元的结构示意图。

图7为本发明实施例提供的抽取缩放模块进行抽取缩放操作的示意图；

图8为本发明实施例提供的一种共享单车停车识别装置中的图像处理识别单元的另一结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种共享单车停车识别装置中的图像处理识别单元的图案机器识别模块采用三层CNN网络算法进行识别的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图2至图4。本发明提供一种共享单车停车识别***，包括：共享单车停车识别装置100，云服务器200和客户端装置300；其中：

该共享单车停车识别装置100，用于拍摄停车围栏区域的围栏图案，并根据该围栏图案识别共享单车的停车信息数据，将该停车信息数据传输给远程云服务器200；

该云服务器200，用于获取该共享单车停车识别装置100发送的停车信息数据，并根据该停车信息数据对用户行为进行信用管理。

该客户端装置300，用于通过通信单元连接至该云服务器200，查看用户的停车信息数据及信用信息。

请参考图3至图9。本发明提供一种共享单车停车识别装置100，包括：摄像单元10，图像处理识别单元20，微控制器30，通信单元40。其中：

该摄像单元10，受该微控制器30控制开启关闭，用于拍摄停车围栏区域的围栏图案，并将拍摄到的围栏图案发送给图像处理识别单元20。其中，停车围栏区域中的围栏图案，一般是一些简单的重复的可定制多种图案，如图5所示为一种围栏图案的示意图。该摄像单元10安装于共享单车上，且安装位置能拍摄到停车围栏区域的全部地面或部分地面，例如，该摄像单元10可以安装在共享单车的车篮子太阳能板下方以便确保可以正向朝地面拍摄，也可以安装在共享单车的电子锁的背面以确保可以拍摄地面。另外，由于共享单车车身高一般为一米(1m)，摄像单元10的视场角(Field OfView，FOV)是H90/V75度，那么摄像单元10正面拍摄可以拍摄到地面的2m*1.5m的区域图像。该摄像单元10支持自动曝光，可以是普通RGB摄像头，或者是灰度摄像头，或者是红外夜视摄像头。

该图像处理识别单元20，受该微控制器30控制开启关闭，用于接收并处理识别该摄像单元10发送的围栏图案，并将识别结果输出给微控制器30。其中，该图像处理识别单元20包括：抽取缩放模块21，图案机器识别模块22，结果输出模块23，如图6所示。

该抽取缩放模块21，用于抽取该摄像单元10拍摄到的部分围栏图案，并将抽取到的围栏图案按照一定的比例缩放，得到抽取缩放后的图案。由于摄像单元10拍摄得到的图案分辨率较高，为降低识别成本，提高识别的效率，一般需要对原始得到的图案进行适当的抽取缩放操作。例如，摄像单元10拍摄得到的图案分辨率为640*480，可以从中抽取160*160区域的图案，并缩放到1/4，得到40*40的图案。类似的抽取操作可以进行多次，即可以均匀在不同位置进行多次抽取，如图7所示。在该图中，以(x,y)每隔(160,160)的滑动间隔(stride)抽取，同时忽略左右边界区域，移动抽取的160*160窗口区域的左上角坐标分别为：

(160,0)，(320,0)

(160,160)，(320,160)

(160,320)，(320,320)

该图案机器识别模块22，用于对经该抽取缩放模块21抽取缩放后的图案依据预设算法进行识别，得出识别概率，并将该识别概率通过结果输出模块23输出给微控制器30。在本实施例中，该预设算法采用三层CNN网络算法来进行识别，如图8所示，但需要说明的是，本发明的图案机器识别模块22所采用的算法并不局限于三层CNN网络算法，还可以采用SVM算法等。

如图9所示为本发明实施例提供的一种共享单车停车识别装置中的图像处理识别单元的图案机器识别模块采用三层CNN网络算法进行识别的示意图。在该实施例中，CNN网络输入抽取的图像40*40，第一层卷积层24个5*5的模板产生24通道36*36的特征图，对应系数个数24*5*5＝600。经过池化层降采样为24*18*18。再经过第二层卷积层48个5*5的模板(系数个数24*48*5*5＝28800)，产生48通道14*14的特征图，经过一个池化层降采样为48*7*7。最后经过一个全连接层，输出4维，也就是4种分类(系数个数48*7*7*4＝9408)的识别概率。在这4种分类中，可以包含3个围栏图案加非围栏图案。总共需要训练存储的系数分三层，系数个数＝600+28800+9408＝38808。

本实施例采用该三层CNN网络算法只是为了更好的说明本发明的图案机器识别模块22是如何对获取到的图案进行识别。在本发明中，该图案机器识别模块22采用的算法(例如三层CNN网络算法)可以采用软件算法形式的，也可以固化成芯片IP输出，将CNN网络系数221存放到芯片的硬连线table/maskrom/flash中，在***启动时，装载到内部的寄存器或RAM中。或者，将CNN网络系数222存放到SPI EEPROM/norFlash/nandflash中。

进一步地，上述CNN图案机器识别模块可以用其他机器识别算法，或者简单的CV检测算法来实现，例如只需要检测地面有没有hough圆形，线条来判断，从而进一步降低成本。

该结果输出模块23，用于将该图案机器识别模块22得到出的识别概率输出到微控制器30。

该微控制器30，用于开启该摄像单元10和该图像处理识别单元20(或其中的图案机器识别模块22)，接收图像处理识别单元20(或其中的图案机器识别模块22)输出传递过来的识别概率，并按照预设规则对该识别概率进行分析整理，将分析整理结果通过远程通信单元40发送给云服务器200进行处理。其中，该预设规则是当某种围栏图案的识别概率大于等于某一设定值(如0.5)时，就可以认定共享单车是停在停车围栏区域内部，否则就可以认定共享单车停在停车围栏区域外部。例如：如果图像处理识别单元20(或其中的图案机器识别模块22)的某种围栏识别概率大于0.5，则认为共享单车是停在停车围栏区域内部，这时，该微控制器30将该共享单车停在停车围栏区域内容的分析整理结果通知云服务器200用户停车行为。

该通信单元40，用于将微控制器30的分析整理结果发送到云服务器200。该通信单元40具有远程通信功能，例如包括但不限于2GGPRS/3G/4G/NB-IoT/Lora等通信单元模块。如果共享单车具有远程通信模块，则可以共用共享单车的远程通信模块，或自行单独使用通信单元。

进一步地，该共享单车停车识别装置100除可以采用单独元件进行组件之外，还可以将该装置的元件集成在芯片中实现，从而可以进一步降低***成本。

本发明还提供一种共享单车，该共享单车包括如上所述的共享单车停车识别装置100，该共享单车停车识别装置100安装于共享单车上。由于本实施例中的该共享单车停车识别装置100与上述实施例中的共享单车停车识别装置100是相同的装置，两者的结构及功能都是一样的，所以在此对该共享单车识别装置100的结构及功能就不再重复说明。

本发明提供一种共享单车摄像头识别装置及***，通过在共享单车上安装摄像单元拍摄停车围栏区域地面的围栏图案，并根据该围栏图案识别共享单车是否停在停车围栏区域内的停车信息数据，并将该停车信息数据通过通信单元传输给远程云服务器，使云服务器可以根据该停车信息数据对用户行为进行信息管理，从而规范用户的停车行为，彻底解决了共享单车乱停乱放的管控难题；另外，本发明的方案技术简单，实施方便快捷，且精度较高，维护成本较低；并且，该共享单车停车识别装置除可以采用单独元件进行组件之外，还可以将该装置的元件集成在芯片中实现，从而可以进一步降低***的成本。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种共享单车停车识别装置，其特征在于，所述装置包括：摄像单元，图像处理识别单元，微控制器，通信单元；其中：

所述摄像单元，受所述微控制器控制开启关闭，用于拍摄停车围栏区域的围栏图案，并将拍摄到的围栏图案发送给所述图像处理识别单元；

所述图像处理识别单元，受所述微控制器控制开启关闭，用于接收并处理识别所述摄像单元发送的围栏图案，并将识别结果输出给微控制器；

所述微控制器，用于开启所述摄像单元和所述图像处理识别单元，接收并分析整理所述图像处理识别单元输出的识别结果，将分析整理结果通过通信单元发送给云服务器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摄像单元安装于共享单车上，且安装位置能拍摄到停车围栏区域的全部地面或部分地面。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摄像单元支持自动曝光，是RGB摄像头，或者是灰度摄像头，或者是红外夜视摄像头。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像处理识别单元进一步包括：抽取缩放模块，图案机器识别模块，结果输出模块；其中：

所述抽取缩放模块，用于抽取所述摄像单元拍摄到的部分围栏图案，并将抽取到的围栏图案按照一定的比例缩放，得到抽取缩放后的图案；

所述图案机器识别模块，用于对经所述抽取缩放模块抽取缩放后的图案依据预设算法进行识别，得出识别概率，并将所述识别概率通过所述结果输出模块输出到微控制器；

所述结果输出模块，用于将所述图案机器识别模块得到出的识别概率输出到微控制器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述图案机器识别模块采用的预设算法为三层CNN网络算法。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述微控制器是依据以下预设规则来识别所述图像处理识别单元输出的识别结果：当某种围栏图案的识别概率大于等于某一设定值时，就认定共享单车是停在停车围栏区域内部，否则就认定共享单车停在停车围栏区域外部。

7.一种共享单车停车识别***，其特征在于，所述***包括如权利要求1至6任一项所述的共享单车停车识别装置和云服务器；其中：

所述共享单车停车识别装置，用于拍摄停车围栏区域的围栏图案，并根据所述围栏图案识别共享单车的停车信息数据，将所述停车信息数据传输给所述云服务器；

所述云服务器，用于获取所述共享单车停车识别装置发送的停车信息数据，并根据所述停车信息数据对用户行为进行信用管理。

8.一种共享单车，其特征在于，所述共享单车包括如权利要求1至6任一项所述的共享单车停车识别装置，所述共享单车识别装置安装在共享单车上。