CN108320575A - 一种车位引导及反向寻车***及其停车位检测装置、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车位引导及反向寻车***及其停车位检测装置、方法，所述停车位检测装置包括：视频图像采集单元，用于通过鱼眼摄像头获取停车库内停车位的视频数据；图像校正单元，用于对鱼眼摄像头采集到的图像数据进行畸变校正；车位坐标标定单元，用于根据畸变校正后的图像对停车位的坐标进行标定；车位图像提取单元，用于对联通区域停车位的图像进行提取；车位遮挡处理单元，用于将停车位划分为若干个子区域，并分配不同的权重来处理车位的遮挡问题；车位识别处理单元，用于根据车位遮挡处理单元的处理结果判断停车位上是否有车，通过本发明，可提高用户在停车场内寻找空闲停车位的效率，同时提高用户的取车效率。

Description

一种车位引导及反向寻车***及其停车位检测装置、方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种车位引导及反向寻车***及其停车位检测装置、方法。

背景技术

随着社会的进步和人民生活水平的不断提高，人们购买私家车的消费欲望越来越强烈，在我国一些较为发达的大城市，车辆的数量越来越多，随之而来的是停车难的问题，为了解决这一问题，大型停车场数量也越来越多，为了方便司机停车与取车，车位引导***应运而生。

停车场通常在每个车位采用超声、地磁等传感器检测该车位是否有车，车位前的指示灯显示检测结果，司机则根据车位前指示灯判别停车位是否被占用，具有单点监测，施工周期长且不利于后期维护的缺点，对于大型停车场来说需要购买一定数量的超声或地磁传感器及与之相对应的车位指示灯，成本较高。

经过调研发现，现有的一部分停车场在每个停车位都有一个车位指示灯，这无疑会大大增加停车场的成本，安装和布线也较为复杂，不利于后期维护。并且停车场无统一的车牌采集装置，无法对停车场的车辆进行信息采集和数量控制，司机取车时，需要凭停车时的记忆来寻找自己的车辆，耗时又费力。

为了引导驾驭人员快速、准确地找到停车位，申请号为CN201210259422.1中国发明专利“一种车位引导***和车位引导方法”公开了一种车位引导***，其包括视频集成器、车牌识别仪、控制器、数据处理中心和至少一个摄像设备；摄像设备用于获取车位的视频信息；视频集成器用于接收所述至少一个摄像设备发送的视频信息，将所述视频信息进行排序，并依次发送给车牌识别仪；车牌识别仪用于接收视频集成器发送的视频信息，根据所述视频信息确定车位上是否有车，以得到车位信息，将所述车位信息发送给控制器，并可以识别车牌信息，将所述车牌的识别结果发送给数据处理中心；控制器，用于接收车牌识别仪发送的车位信息，根据所述车位信息控制车位指示灯；数据处理中心，用于接收车牌识别仪发送的车牌识别结果，根据所述车牌识别结果向用户提供车位引导信息。然而这样的***使用复杂，在地下车库停车寻找车位时往往会浪费大量的时间，车主需要一边开车一边注意车位上的指示灯，安全性差，效率低。

申请号为201710447805.4的中国发明专利“一种基于图像处理和模式识别的车位引导方法和***”提供一种基于图像处理和模式识别的车位引导方法和***，接收摄像头采集的待检测图像，所述待检测图像包括：标识杆和多个车位，所述标识杆需设置在所述多个车位对应矩形区域的四个顶点或对角线的两个点，通过识别所述停车场图像中的标识杆，并根据所述标识杆的位置确定标识杆范围内的车辆，并确定所述车辆的个数，之后再比较所述车辆个数与所述范围内的车位数，若所述车辆的个数等于所述车位数，则确定没有空车位，若所述车辆的个数小于所述车位数，则确定有车位。然而，这种采用监控摄像头结合标识杆的方式不仅增加了成本，而且增加了安装的复杂性，对现有停车场改造难度较大，同时不利于后期维护、调试和升级。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种车位引导及反向寻车***及其停车位检测装置、方法，以提高用户在停车场内寻找空闲停车位的效率，同时提高用户的取车效率。

为达上述及其它目的，本发明提出一种停车位检测装置，包括：

视频图像采集单元，用于通过鱼眼摄像头获取停车库内停车位的视频数据；

图像校正单元，用于对鱼眼摄像头采集到的图像数据进行畸变校正；

车位坐标标定单元，用于根据畸变校正后的图像对停车位的坐标进行标定；

车位图像提取单元，用于对联通区域停车位的图像进行提取；

车位遮挡处理单元，用于将停车位划分为若干个子区域，并分配不同的权重来处理车位的遮挡问题；

车位识别处理单元，用于根据车位遮挡处理单元的处理结果判断停车位上是否有车。

优选地，图像校正单元进一步包括：

鱼眼图像坐标图像分割单元，用于将鱼眼图像的像素坐标转换为坐标原点为图像中心位置上的像素坐标；

目标图像坐标图像分割单元，用于将鱼眼图像畸变矫正后的图像记为目标图像，对目标图像的像素坐标进行水平和垂直方向上的修正，并将像素修正后的目标图像的坐标原点转移至目标图像的左上角，得到经过坐标系转换后的目标图像像素；

映射单元，用于根据针孔成像模型的成像规律以及鱼眼成像模型的成像特点，将坐标修正后的目标图像映射到鱼眼镜头成像模型下的鱼眼图像，进而根据鱼眼图像得到矫正后的目标图像；

矫正单元，根据所述映射单元得到的映射关系对采集的鱼眼图像进行矫正；

插值处理单元，用于对鱼眼图像完成畸变矫正后的图像进行插值，得到最终处理后的图像。

优选地，所述车位图像提取单元进一步包括：

差分图像获取单元，用于选取待测图像为前景图像，一副无车图像为背景图像，将前景图像与背景图像经过中值滤波处理后，求取差分图像；

二值化处理单元，用于对所述差分图像进行二值化；

图像分割单元，用于将联通区域面积小于所设定阈值的区域变为背景；

合并单元，用于将邻近的联通区域进行合并；

提取单元，经过多次学习后使用图形来标识停车位。

优选地，所述车位遮挡处理单元将标识出来的停车位再次划分为若干子区域，并给每个子区域分配不同的权重，靠近邻近车位的区域分配的权值要小于远离邻近车位的权值。

为达到上述目的，本发明还提供一种停车位检测方法，包括如下步骤：

步骤一，通过鱼眼摄像头获取停车库内停车位的视频数据；

步骤二，对鱼眼摄像头采集到的图像数据进行畸变校正；

步骤三，根据校正后的图像对停车位的坐标进行标定；

步骤四，对联通区域停车位的图像进行提取；

步骤五，将停车位划分为若干个子区域，并分配不同的权重来处理车位的遮挡问题；

步骤六，根据步骤五的处理结果判断停车位上是否有车。

为达到上述目的，本发明还提供一种应用前述停车位检测装置的车位引导及反向寻车***，包括：

车牌识别单元，用于采集进入当前停车库的车辆车牌信息以及时间信息，并将采集到的车辆车牌信息、时间信息以及相应的车库信息传送至***控制器；

停车位检测装置，用于实时采集停车库内的车位图像信息，根据对车位图像信息的处理获得当前停车库的剩余车位数目信息，并将获得的剩余车位数目信息以及相应的时间信息传送至***控制器及车位引导装置；

***控制器，根据接收到的车牌识别单元以及停车位检测装置发送的信息进行综合分析，确定车辆的停车信息；

车位引导装置，用于接收所述停车位检测装置传送过来的车位数目信息，并根据接收的信息输出停车位的停车状况。

优选地，所述停车位检测装置将停车库分为若干子区域，于车辆驶入停车库后，通过采集图像识别出车辆所在车库的子区域，并采集车辆的车牌信息，将最后一次采集到的车牌信息、当前的时间信息以及车库的子区域编号信息发送至所述***控制器。

优选地，所述***控制器在接收到所述车牌识别单元传送的车牌信息、时间信息以及车库编号信息后或于所述停车位检测装置最后一次抓拍到车牌信息后，在一段时间内检测到相应车库的剩余空车位数量的改变，则判断该车辆在当前车库或当前车库的子区域内停下，获得该车辆的停车信息。

优选地，所述***还包括反向寻车装置，用于接收所述***控制器传送过来的停车信息，并提供用户进行车辆查询，提供寻车最佳路线，以实现反向寻车目的。

为达到上述目的，本发明还提供一种车位引导及反向寻车方法，包括如下步骤：

步骤一，利用车位引导装置引导车辆进入停车库，采集进入当前停车库的车辆车牌信息以及时间信息，并将采集到的车辆车牌信息、时间信息以及相应的车库信息传送至***控制器；

步骤二，利用停车位检测装置实时采集停车库内的车位图像信息，根据对车位图像信息的处理获得当前停车库的剩余车位数目信息，并将获得的剩余车位数目信息以及相应的时间信息传送至***控制器及车位引导装置；

步骤三，所述***控制器根据步骤一与步骤二接收到的信息进行综合分析，确定车辆的停车信息。

与现有技术相比，本发明一种车位引导及反向寻车***及其停车位检测装置、方法，通过将停车库分成若干子区域进行车牌图像采集，通过入口处车牌识别单元和车库内停车位检测装置的采集信息来综合确定车辆的停车子区域，大大减少了车牌识别单元的数量，降低了成本，且提高了用户在停车场内寻找空闲停车位的效率，同时提高了用户的取车效率。

附图说明

图1为本发明一种停车位检测装置的***结构示意图；

图2为本发明具体实施例中图像校正单元的细部结构图；

图3为本发明具体实施例中车位图像提取单元的细部结构图

图4为本发明之停车位检测装置所应用的车位引导及反向寻车***的***架构图；

图5为本发明一种车位引导及反向寻车***之具体实施例的组件连接方式示意图；

图6为本发明一种车位引导及反向寻车***之具体实施例的应用实景示意图；

图7为本发明一种车位引导及反向寻车方法的步骤流程图；

图8为本发明一种停车位检测装置的停车位检测方法的步骤流程图；

图9(A)、(B)为本发明具体实施例中室内停车场景示意图；

图10本发明具体实施例中鱼眼畸变图像转化为平面图像输出效果示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种停车位检测装置的***结构示意图。如图1所示，本发明一种停车位检测装置，用于检测停车库的停车位并判断停车位是否为空，其包括：

视频图像采集单元101，用于通过鱼眼摄像头获取停车库内停车位的视频数据。在本发明具体实施例中，可在每个停车库放置两个鱼眼摄像头，每个鱼眼摄像头的视角为180度，以使采样实现100％覆盖。较佳地，视频图像采集单元101还可通过车库现有的CATV(有线电视网)摄像头获取视频数据。

图像校正单元102，用于对鱼眼摄像头采集到的图像数据进行畸变校正。如图2所示，图像校正单元102进一步包括：

鱼眼图像坐标图像分割单元1021，用于将鱼眼图像的像素坐标转换为对应位置上的像素：设鱼眼摄像头采集的鱼眼图像的像素坐标为(x1,y1)，对鱼眼图像的像素(x1,y1)进行坐标转换，将图像坐标原点从图像左上角移至图像中心，得到坐标转换后的鱼眼图像的像素(x2,y2)；

目标图像坐标图像分割单元1022，用于将鱼眼图像畸变矫正后的图像记为目标图像，对目标图像的像素坐标进行水平和垂直方向上的修正，并将像素修正后的目标图像的坐标原点转移至目标图像的左上角，得到经过坐标系转换后的目标图像像素。假设目标图像上某像素的为(x3,y3)，对假设的目标图像的像素(x3,y3)进行水平和垂直方向上的修正。将经过像素修正后的目标图像的坐标原点转移至目标图像的左上角，得到经过坐标系转换后的目标图像像素(x4,y4)；

具体地，假设目标图像上某像素的为(x3,y3)，在垂直方向加入垂直修正项△y，在水平方向加入水平修正项△x，得到修正后的纵坐标x′3，y′3＝y3+△y x′3＝y3+△x，

其中，w、h分别为图像的宽度和高度，Ky为纵坐标修正系数，Kx为横坐标修正系数，f为鱼眼镜头焦距；

映射单元1023，用于根据针孔成像模型的成像规律以及鱼眼成像模型的成像特点，将坐标修正后的目标图像映射到鱼眼镜头成像模型下的鱼眼图像，即进行直角坐标与极坐标的转换，进而根据鱼眼图像得到矫正后的目标图像；

矫正单元1024，根据映射单元1023得到的映射关系对采集的鱼眼图像进行矫正；

插值处理单元1025，用于对鱼眼图像完成畸变矫正后的图像进行插值处理，得到最终处理后的图像。

车位坐标标定单元103，用于利用视频数据对停车位的坐标进行标定。在本发明具体实施例中，车位坐标标定单元103采用如下方法对对停车位的坐标进行标定：

选择一幅当前停车库无车的背景图像，预处理后将其转换为灰度图像；

从采集的视频数据中抽取视频图像，选取若干作为训练数据集，与提取的背景图像进行自学习，将经常变化的区域设定为车位区域，完成停车位坐标的标定。

车位图像提取单元104，用于对联通区域停车位的图像进行提取。具体地，如图3所示，车位图像提取单元104进一步包括：

差分图像获取单元1041，用于选取待测图像为前景图像，选取一无车图像为背景图像，将前景图像与背景图像经过中值滤波处理后，求取差分图像；

二值化处理单元1042，用于采用一维最大类间方差法对差分图像进行二值化；

图像分割单元1043，用于将联通区域面积小于所设定阈值的区域变为背景，实现图像的分割。在本发明具体实施例中，图像分割单元2043采用基于分解的三维Otsu(大律法)方法以目标和背景的最大类间方差作为阈值的选择标准，按图像的灰度特性，实现图像的分割即目标检测。

合并单元1044，用于将邻近的联通区域进行合并。

提取单元1045，经过多次学习后使用图形来标识停车位。

车位遮挡处理单元105，用于将停车位划分为若干个子区域，并分配不同的权重来处理车位的遮挡问题；具体地，车位遮挡处理单元105将标识出来的停车位再次划分为若干子区域，并给每个子区域分配不同的权重，例如靠近邻近车位的区域分配的权值要小于远离邻近车位的权值。

车位识别处理单元106，用于根据车位遮挡处理单元105的处理结果判断停车位上是否有车遮挡，如果有遮挡，则说明车位被占用，车位不为空，如果无遮挡，则说明车位未被占用，车位为空。

具体地，车位识别处理单元106通过阈值分类器求取每个目标所占的比值：

C为单个停车位划分出来的区域个数，R(k)为划分出来的区域块，W_k为第k个区域所占的权重，G(i，j)为当前二值图像，S为该停车位的面积；

设aP为最终的阈值，如果所检测的目标比值大于所设定的阈值aP，即说明该车位被占用，否则，视为空闲；其中a在训练数据集的学习过程中根据先验知识通过自动学习确定。

图4为本发明前述停车位检测装置所应用的车位引导及反向寻车***的***架构图。如图4所示，本发明一种车位引导及反向寻车***，包括：车牌识别单元10、停车位检测装置20、***控制器30以及车位引导装置40。

车牌识别单元10，用于采集进入当前停车库的车辆车牌信息以及时间信息并予以存储，同时将采集到的车辆车牌信息、时间信息以及相应的车库信息传送至***控制器30。车牌识别单元10包括图像采集模块、控制模块以及存储模块，其中，图像采集模块设置于停车库入口，可通过摄像装置实现，用于采集车辆的图像信息并将其存储于存储模块，控制模块对采集的图像进行处理得到车牌信息，将车牌号和时间信息发送给***控制器30。具体地说，车牌识别单元10可通过于停车库入口设置摄像装置，当车辆通过入口进入停车库时，利用该摄像装置采集车辆的图像信息，并记录当前车辆进入的时间信息，通过对采集的图像进行图像处理获得车辆的车牌字符串信息，将获得的车牌信息和时间信息，如“浙B999AA”“15:24”进行存储，并传送至***控制器30，这里的车库信息指的是停车库的编号，在本发明具体实施例中，一个停车场可以包含多个停车库，例如停车库A，B，C…，在每个停车库的入口设置车辆识别单元，当有车辆驶入时，车辆识别单元会采集到驶入车辆的车牌信息、时间信息，并将采集到的车辆的车牌信息、时间信息以及车库编号传送至***控制器30。

停车位检测装置20，用于实时采集停车库内的车位图像信息，根据对车位图像信息的处理获得当前停车库的剩余车位数目信息，并将获得的剩余车位数目信息以及相应的时间信息传送至***控制器30及车位引导装置40。在本发明具体实施例中，停车位检测装置20设置于停车场内部，例如停车场中间位置，利用两个鱼眼摄像头(每个鱼眼摄像头的视角为180度，以使采样实现100％覆盖)检测当前停车库剩余空车位并保持数量更新，将时间信息和车库的空车位数目信息传送给***控制器。优选地，停车位检测装置20还可以与车库现有的CATV摄像头结合，组合采集图像样本，即利用两个鱼眼摄像头和CATV有线电视摄像头检测当前停车库剩余车位并保持数量更新，将时间信息和车库的空车位数目信息传送给***控制器。

优选地，停车位检测装置20还将停车库分为若干子区域，于车辆驶入停车库后，通过采集图像识别出车辆所在车库的子区域，并采集车辆的车牌信息，将最后一次采集到的车牌信息、当前的时间信息以及车库的子区域编号信息发送至***控制器。也就是说，在本发明具体实施例中，一个停车场包含多个停车库，而每个停车库又分为若干子区域，每个子区域包含两个以上停车位(子区域包含的停车位数目越少，精确度越高)，在每个停车库放置两个鱼眼摄像头，每个鱼眼摄像头的视角为180度，以使采样实现100％覆盖，当车辆驶入该停车库后开始停车，由该两个鱼眼摄像头识别出车辆所在的子区域，并将最后一次抓拍到的车牌信息、当前的时间信息以及车库的子区域编号信息发送给***控制器30。

***控制器30，根据接收到的车牌识别单元10以及停车位检测装置20发送的信息进行综合分析，确定车辆的停车信息。例如当接收到车牌识别单元10传送的车牌信息、时间信息以及车库编号信息后，在一段时间端内接收到停车位检测装置20传送的该车库的剩余空车位数量的改变，则可判断出该车辆在该车库内停车，并确定该车辆的停车信息，例如车牌号、对应的停车库以及时间信息。较佳地，若***控制器30还接收到停车位检测装置20发送的最后一次抓拍到的车牌信息、当前的时间信息以及车库的子区域编号信息，则在最后一次抓拍时间之后，一段时间端内检测到剩余空车位数量的改变，即可判断出该车辆在本车库的该子区域内停下，确定该车辆的停车信息，该车辆的车牌号及相对应的停车库以及停车库子区域编号信息。

车位引导装置40，用于接收停车位检测装置20传送过来的车位数目信息，并将其予以显示，以提示用户本车库共有多少停车位和剩余停车位的数目。在本发明具体实施例中，车位引导装置40可设置于停车场入口或停车库入口或者是停车库中间及其他醒目位置，以便车主能够方便看到，其包括存储模块、控制模块以及显示模块，其中，显示模块可以为一显示屏，用于显示总车位和空车位的数目信息，存储模块用于存储总车位和空车位数目信息并保持更新，进一步的，车位引导装置40可分为室内引导装置和入口引导装置两部分，室内引导装置用于引导车辆行驶至停车库，入口引导装置用于显示车库总车位和空车位数目，此处的显示屏包括但不限于CRT显示器、LCD显示器、LED显示器、3D显示器，控制模块采用的单片机包括但不限于51系列单片机，MSP系列单片机，STM系列单片机等。

优选地，本发明一种车位引导及反向寻车***还包括反向寻车装置50，用于接收***控制器30传送过来的停车信息，并提供用户进行查询，并提供寻车最佳路线，以实现反向寻车目的。在本发明具体实施例中，反向寻车装置包括一本地数据库、主控模块以及不少于一个的查询终端，该本地数据库用于存储从***控制器传送过来的停车信息，包括车牌信息、对应的车库和子区域编号以及时间信息等，主控模块分别与本地数据库和查询终端连接，主控模块包含数据存储模块，内置停车场区域地图，是整个子***的控制中心，主控模块通过调取本地数据库中的信息，保存在数据存储模块内部，查询终端包括输入模块和打印输出设备，其中输入模块为键盘或触摸屏，查询终端设置的数量可以随意调整，一般设置在建筑物的电梯口、楼梯口、大堂等人员进入停车场必经之地，通过调用数据存储模块里的车辆信息和电子地图，在屏幕上显示车辆的精确位置，并且标示寻车最佳路线，从而实现智能反向寻车功能。也就是说，当驾车者返回取车时，只需在查询终端输入车牌号，***就会进行自动匹配，将车辆精确位置和最佳取车路线展示在终端上，使车主快速找到自己的车辆，查询的寻车路线可以选择打印输出。较佳地，反向寻车装置还可通过以太网连接到云端服务器，以便于进行统一化管理。

图5为本发明具体实施例之组件连接方式示意图。图6为本发明具体实施例之应用实景示意图。图6为本发明实施例中一停车场俯视图，包含许多停车库A、B、C…，每个停车库分为多个子区域(例如A1，A2，…A 50)，每个子区域包含两个以上停车位(子区域包含的停车位数目越少，精确度越高)在每个停车库放置两个鱼眼摄像头，每个鱼眼摄像头的视角为180度，以使采样实现100％覆盖，同时本发明还可与本车库现有的CATV摄像头结合，组合采集图像样本。

当车辆进入停车场后，在车位指示牌(车位引导装置)的引导下，在某个车库(例如车库A)前停下并驶入车库开始停车，在车库的入口处被车牌识别器(车牌识别单元)采集车牌信息和时间信息，将车牌信息、当前的时间以及车库编号信息保存于车牌识别器内置的存储器中并发送给***控制器，随后，车辆驶入停车库A的某个区域((例如A1)的停车位开始停车，由鱼眼摄像头识别出车辆所在的子区域(A1)，并将最后一次抓拍到的车牌信息、当前的时间信息和车库的子区域编号信息(A1)发送给***控制器，同时鱼眼摄像头和CATV有线电视摄像头不断检测当前停车库剩余车位并保持数量更新，将时间信息和车库的空车位数目信息传送给***控制器，如果在鱼眼摄像头最后一次抓拍时间之后的一段时间端内检测到空车位数量的改变，即可判断出该车辆在本车库的某个子区域内停下。***控制器通过接收鱼眼摄像头和车牌识别器发送过来的信息进行分析综合，即可以得出车辆在当前停车库A的某个停车子区域(例如A1)内停下，最后由***控制器将分析结果，某个车辆的车牌号及相对应的某个停车库和停车子区域编号信息发送到寻车子***服务终端，数据信息以预定的格式存储于寻车子***终端内置的存储器中如：(A，A1，浙B999AA)，终端保持信息更新；当用户需要取车时，可在反向寻车装置的查询终端输入车牌号等信息查询到车辆所在的区域，反向寻车装置的主控模块收到指令后会直接在数据存储模块调取存储的数据，并显示在查询终端的显示屏上，用地图标注或区域标注，显示出车辆的位置，并规划路线。车主通过地图及引导措施的指示选择最佳路线找到车辆，从而实现智能反向寻车功能。

图7为本发明一种车位引导及反向寻车方法的步骤流程图。如图7所示，本发明一种车位引导及反向寻车方法，包括如下步骤：

步骤701，利用车位引导装置引导车辆进入停车库，采集进入当前停车库的车辆车牌信息以及时间信息并予以存储，同时将采集到的车辆车牌信息、时间信息以及相应的车库信息传送至***控制器；在本发明具体实施例中，本步骤可通过于停车库入口设置摄像装置实现，即，当车辆通过入口进入该停车库时，利用该摄像装置采集车辆的图像信息，并记录当前车辆进入的时间信息，通过对采集的图像进行图像处理获得车辆的车牌字符串信息，将获得的车牌信息和时间信息，如“浙B999AA”“15:24”进行存储，并传送至***控制器，这里的车库信息指的是停车库的编号，也就是说，在本发明具体实施例中，一个停车场可以包含多个停车库，例如停车库A，B，C…，在每个停车库的入口设置该摄像装置，当有车辆驶入时，采集驶入车辆的车牌信息、时间信息，并将采集到的车辆的车牌信息、时间信息以及车库编号传送至***控制器。

步骤702，利用停车位检测装置实时采集停车库内的车位图像信息，根据对车位图像信息的处理获得当前停车库的剩余车位数目信息，并将获得的剩余车位数目信息以及相应的时间信息传送至***控制器及车位引导装置。在本发明具体实施例中，停车位检测装置可设置于停车场内部，例如停车场中间位置，利用两个鱼眼摄像头(每个鱼眼摄像头的视角为180度，以使采样实现100％覆盖)检测当前停车库剩余空车位并保持数量更新，将时间信息和车库的空车位数目信息传送给***控制器。优选地，于步骤702中，还可以利用车库现有的CATV摄像头，采集图像样本与鱼眼摄像头组合，即利用两个鱼眼摄像头和CATV有线电视摄像头检测当前停车库剩余车位并保持数量更新，将时间信息和车库的空车位数目信息传送给***控制器。

优选地，于步骤702中，当于车辆驶入停车库后，还可通过采集图像识别出车辆所在车库的子区域，并采集车辆的车牌信息，将最后一次采集到的车牌信息、当前的时间信息以及车库的子区域编号信息发送至***控制器。也就是说，在本发明具体实施例中，一个停车场包含多个停车库，而每个停车库又分为若干子区域，每个子区域包含两个以上停车位(子区域包含的停车位数目越少，精确度越高)，在每个停车库放置两个鱼眼摄像头，每个鱼眼摄像头的视角为180度，以使采样实现100％覆盖，当车辆驶入该停车库后开始停车，由该两个鱼眼摄像头识别出车辆所在的子区域，并将最后一次抓拍到的车牌信息、当前的时间信息以及车库的子区域编号信息发送给***控制器。

步骤703，***控制器根据步骤701与步骤702接收到的信息进行综合分析，确定车辆的停车信息。例如当接收到步骤701传送的车牌信息、时间信息以及车库编号信息后，在一段时间端内接收到步骤702传送的该车库的剩余空车位数量的改变，则可判断出该车辆在该车库内停车，并确定该车辆的停车信息，例如车牌号、对应的停车库以及时间信息。较佳地，若***控制器还接收到步骤702中发送的最后一次抓拍到的车牌信息、当前的时间信息以及车库的子区域编号信息，则在最后一次抓拍时间之后，一段时间端内检测到剩余空车位数量的改变，即可判断出该车辆在本车库的该子区域内停下，确定该车辆的停车信息，该车辆的车牌号及相对应的停车库以及停车库子区域编号信息。

图8为本发明前述之停车位检测装置的停车位检测方法的步骤流程图。，本发明之停车位检测方法，包括如下步骤：

步骤801，通过鱼眼摄像头获取停车库内停车位的视频数据，进一步地，于步骤801，还通过车库现有的CATV摄像头获取视频数据。

步骤802，对鱼眼摄像头采集到的图像数据进行畸变校正。步骤802进一步包括：

步骤8021，将鱼眼图像的像素坐标转换为对应位置上的像素：设鱼眼摄像头采集的鱼眼图像的像素坐标为(x1,y1)，对鱼眼图像的像素(x1,y1)进行坐标转换，将图像坐标原点从图像左上角移至图像中心，得到坐标转换后的鱼眼图像的像素(x2,y2)；

步骤8022，将鱼眼图像畸变矫正后的图像记为目标图像，对目标图像的像素坐标进行水平和垂直方向上的修正，并将像素修正后的目标图像的坐标原点转移至目标图像的左上角，得到经过坐标系转换后的目标图像像素。假设目标图像上某像素的为(x3,y3)，对假设的目标图像的像素(x3,y3)进行水平和垂直方向上的修正。将经过像素修正后的目标图像的坐标原点转移至目标图像的左上角，得到经过坐标系转换后的目标图像像素(x4,y4)；

步骤8023，用于根据针孔成像模型的成像规律以及鱼眼成像模型的成像特点，将坐标修正后的目标图像映射到鱼眼镜头成像模型下的鱼眼图像，即进行直角坐标与极坐标的转换，进而根据鱼眼图像得到矫正后的目标图像；

步骤8024，根据步骤8023得到的映射关系对后续采集的鱼眼图像进行矫正；

步骤8025，对鱼眼图像完成畸变矫正后的图像进行插值，得到最终处理后的图像。

步骤803，对停车位的坐标进行标定。在本发明具体实施例中，步骤803采用如下方法对对停车位的坐标进行标定：

选择一幅无车的背景图像，预处理后将其转换为灰度图像；

从监控的视频数据中抽取视频图像，选取若干作为训练数据集，与提取的背景图像进行自学习，将经常变化的区域设定为车位区域，完成停车位坐标的标定。

步骤804，用于对联通区域停车位的图像进行提取。具体地，步骤804进一步包括：

步骤8041，选取待测图像为前景图像，一副无车图像为背景图像，将前景图像与背景图像经过中值滤波处理后，求取差分图像；

步骤8042，采用一维最大类间方差法对差分图像进行二值化；

步骤8043，用于将联通区域面积小于所设定阈值的区域变为背景。在本发明具体实施例中，采用基于分解的三维Otsu方法以目标和背景的最大类间方差作为阈值的选择标准，按图像的灰度特性，实现图像的分割即目标检测；

步骤8044，将邻近的联通区域进行合并；

步骤8045，经过多次学习后使用图形来标识停车位。

步骤805，将停车位划分为若干个子区域，并分配不同的权重来处理车位的遮挡问题；具体地，将标识出来的停车位再次划分为若干子区域，并给每个子区域分配不同的权重，靠近邻近车位的区域分配的权值要小于远离邻近车位的权值。

步骤806，根据步骤805的判断停车位上是否有遮挡，如果有遮挡，则说明车位被占用，车位不为空，如果无遮挡，则说明车位未被占用，车位为空。

具体地，步骤806进一步包括：

通过阈值分类器求取每个目标所占的比值：

设aP为最终的阈值，如果所检测的目标比值大于所设定的阈值aP，即说明该车位被占用，否则，视为空闲；其中a在训练数据集的学习过程中根据先验知识通过自动学习确定。

以下为应用本发明的仿真实验：采用海康威视CS-C6P-7A3WFR型CMOS互联网全景鱼眼摄像机，300万像素镜头，检测距离达30m，可实现大范围图像采样，采用自动车牌识别***，200万像素的车牌识别相机，高亮度点阵LED显示屏。车位识别算法选用的开发环境为Matlab，应用场景为室内停车场,实验数据来源于某小区地下停车场的监控视频图像，从停车场的监控区域选取了两个场景的监控图像，如图9(A)、图9(B)所示，场景一中包含6个停车位，场景二中包含3个停车位，从7天的监控视频中抽取3026张场景一的监控图像，2255张场景二的监控图像作为数据集。

鱼眼图像畸变校正处理采用基于SVM的图像变化路径曲线分析，SVM同其它模式识别方法有很大的不同，它在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出很大的优势，由于鱼眼图像在不同区域的畸变程度是不一样的。通过对各个区域角点的提取，可以建立有效的图像变化路径的曲线模型，得到曲线的参数，通过建立空间坐标系中的像点与其在图像平面上像点之间的映射关系，将鱼眼畸变图像转化为平面图像输出。效果如图10所示。

综上所述，本发明一种车位引导及反向寻车***及其停车位检测装置、方法，通过将停车库分成若干子区域进行车牌图像采集，通过入口处车牌识别单元和车库内停车位检测装置的采集信息来综合确定车辆的停车子区域，大大减少了车牌识别单元的数量，降低了成本，且提高了用户在停车场内寻找空闲停车位的效率，同时提高了用户的取车效率。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明通过将停车库分成若干子区域进行车牌图像采集，通过入口处车牌识别单元和车库内鱼眼摄像头的组合来确定车辆的停车子区域，并通过电力载波或无线方式将各个组件连接起来，本发明大大减少了车牌识别单元的数量，不仅可以降低成本，而且可以简化安装和布线，实现较为简便。

2、本发明采用反向寻车查询终端，可以解决车主在来回取车时所浪费的时间和精力问题。

3、本发明采用鱼眼摄像头和有线电视摄像头组合采集图像，可以实现全方位覆盖，采用鱼眼畸变图像校正，在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出很大的优势，应用本发明检测空车位，具有高效，准确率高的优点，不使用车位指示灯来指示车位状态，进一步降低成本。

4、本发明可以实现全自动化停车***，实现无人化管理，并可以通过以太网连接到云端服务器，以便于对各个停车场进行统一化管理。

5、本发明通过鱼眼摄像头和CATV电视***的组合可以获得停车场的全方位无死角全景图，实现对整个停车场的智能化监控。

6、本发明可应用于超大型停车场内停车位的管理。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种停车位检测装置，包括：

视频图像采集单元，用于通过鱼眼摄像头获取停车库内停车位的视频数据；

图像校正单元，用于对鱼眼摄像头采集到的图像数据进行畸变校正；

车位坐标标定单元，用于根据畸变校正后的图像对停车位的坐标进行标定；

车位图像提取单元，用于对联通区域停车位的图像进行提取；

车位遮挡处理单元，用于将停车位划分为若干个子区域，并分配不同的权重来处理车位的遮挡问题；

车位识别处理单元，用于根据车位遮挡处理单元的处理结果判断停车位上是否有车。

2.如权利要求1所述的一种停车位检测装置，其特征在于，图像校正单元进一步包括：

鱼眼图像坐标图像分割单元，用于将鱼眼图像的像素坐标转换为坐标原点为图像中心位置上的像素坐标；

目标图像坐标图像分割单元，用于将鱼眼图像畸变矫正后的图像记为目标图像，对目标图像的像素坐标进行水平和垂直方向上的修正，并将像素修正后的目标图像的坐标原点转移至目标图像的左上角，得到经过坐标系转换后的目标图像像素；

映射单元，用于根据针孔成像模型的成像规律以及鱼眼成像模型的成像特点，将坐标修正后的目标图像映射到鱼眼镜头成像模型下的鱼眼图像，进而根据鱼眼图像得到矫正后的目标图像；

矫正单元，根据所述映射单元得到的映射关系对采集的鱼眼图像进行矫正；

插值处理单元，用于对鱼眼图像完成畸变矫正后的图像进行插值，得到最终处理后的图像。

3.如权利要求1所述的一种停车位检测装置，其特征在于，所述车位图像提取单元进一步包括：

差分图像获取单元，用于选取待测图像为前景图像，一副无车图像为背景图像，将前景图像与背景图像经过中值滤波处理后，求取差分图像；

二值化处理单元，用于对所述差分图像进行二值化；

图像分割单元，用于将联通区域面积小于所设定阈值的区域变为背景；

合并单元，用于将邻近的联通区域进行合并；

提取单元，经过多次学习后使用图形来标识停车位。

4.如权利要求1所述的一种停车位检测装置，其特征在于：所述车位遮挡处理单元将标识出来的停车位再次划分为若干子区域，并给每个子区域分配不同的权重，靠近邻近车位的区域分配的权值要小于远离邻近车位的权值。

5.一种如权利要求1所述的停车位检测装置的停车位检测方法，包括如下步骤：

步骤一，通过鱼眼摄像头获取停车库内停车位的视频数据；

步骤二，对鱼眼摄像头采集到的图像数据进行畸变校正；

步骤三，根据校正后的图像对停车位的坐标进行标定；

步骤四，对联通区域停车位的图像进行提取；

步骤五，将停车位划分为若干个子区域，并分配不同的权重来处理车位的遮挡问题；

步骤六，根据步骤五的处理结果判断停车位上是否有车。

6.一种应用如权利要求1所述的停车位检测装置的车位引导及反向寻车***，包括：

车牌识别单元，用于采集进入当前停车库的车辆车牌信息以及时间信息，并将采集到的车辆车牌信息、时间信息以及相应的车库信息传送至***控制器；

停车位检测装置，用于实时采集停车库内的车位图像信息，根据对车位图像信息的处理获得当前停车库的剩余车位数目信息，并将获得的剩余车位数目信息以及相应的时间信息传送至***控制器及车位引导装置；

***控制器，根据接收到的车牌识别单元以及停车位检测装置发送的信息进行综合分析，确定车辆的停车信息；

车位引导装置，用于接收所述停车位检测装置传送过来的车位数目信息，并根据接收的信息输出停车位的停车状况。

7.如权利要求6所述的一种车位引导及反向寻车***，其特征在于：所述停车位检测装置将停车库分为若干子区域，于车辆驶入停车库后，通过采集图像识别出车辆所在车库的子区域，并采集车辆的车牌信息，将最后一次采集到的车牌信息、当前的时间信息以及车库的子区域编号信息发送至所述***控制器。

8.如权利要求6或7所述的一种车位引导及反向寻车***，其特征在于：所述***控制器在接收到所述车牌识别单元传送的车牌信息、时间信息以及车库编号信息后或于所述停车位检测装置最后一次抓拍到车牌信息后，在一段时间内检测到相应车库的剩余空车位数量的改变，则判断该车辆在当前车库或当前车库的子区域内停下，获得该车辆的停车信息。

9.如权利要求6所述的一种车位引导及反向寻车***，其特征在于：所述***还包括反向寻车装置，用于接收所述***控制器传送过来的停车信息，并提供用户进行车辆查询，提供寻车最佳路线，以实现反向寻车目的。

10.一种车位引导及反向寻车方法，包括如下步骤：

步骤一，利用车位引导装置引导车辆进入停车库，采集进入当前停车库的车辆车牌信息以及时间信息，并将采集到的车辆车牌信息、时间信息以及相应的车库信息传送至***控制器；

步骤二，利用停车位检测装置实时采集停车库内的车位图像信息，根据对车位图像信息的处理获得当前停车库的剩余车位数目信息，并将获得的剩余车位数目信息以及相应的时间信息传送至***控制器及车位引导装置；

步骤三，所述***控制器根据步骤一与步骤二接收到的信息进行综合分析，确定车辆的停车信息。