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全景视频监控的服务区停车位智能管理系统设计与实现

2024-10-14 29 上传者：管理员

摘要：为了提高高速公路服务区停车场的停车效率、车位信息更新速率，提高服务区智慧化、信息化和数字化管理水平，文章提出基于全景视频监控的高速公路服务区停车场车位智能检测、停车自动引导系统这一先进的系统设计方案，以实现对服务区停车位进行智能化管理，方便车主快速准确泊车，同时为服务区的监控和调度带来便利。

关键词：
全景相机
服务区
监控
车位检测
车位管理系统
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传统的停车位管理系统存在不够直观、信息割裂等问题，车主短时间内很难从简单的停车位信息理解和把握停车场车位情况，无法快速直接停车；同样，服务区管理人员无法从全局角度把握停车场车位停车状况，不能快速有效地规划和管理停车；再者，传统的停车位管理系统大都采用地磁、线圈感应等设备进行车位停车状态检测，存在耗材费用高、安装维护难等问题。对传统停车管理系统存在的问题，本文以高速公路服务区为例提出了提高停车场的停车效率、车位信息更新速率，提高服务区智慧化、信息化和数字化管理水平的系统设计方案，旨在给车主提供一个高效舒适安全的停车休息环境[1],提升高速公路服务区服务质量。该系统基于全景图像拼接视频拼接技术和深度学习智能处理技术，开发新一代基于全景监控视频的服务区停车智能管理系统，取代传统的依赖大量传感设备的停车位检测和非智能化的管理模式。

本文以广西兰海高速公路那马服务区为示范点，建立基于全景视频监控的停车位智能管理系统。该系统不但可以通过服务区诱导屏、手机终端等实时告知行驶过程中的驾乘人员服务区停车场现有剩余的车位数量，还可以通过停车场各引导屏、手机APP等显示的详细、准确、实时的停车位信息引导驾乘人员快速、准确将车辆停入空余车位[2]。智能化的停车位管理系统不仅给驾乘人员提供全面实时的服务区停车位信息，解决寻找停车位困难的问题，也给服务区管理人员对停车场停车情况的把控和安全维护带来极大的便利，使服务区停车场停车和管理更加方便快捷有效[3],避免了由于车位信息发布不通畅、车辆不能快速停放、从而造成的高速公路服务区出入口拥堵的问题。

1、停车位智能管理系统的架构设计

本文提出的基于全景视频监控的服务区停车位智能管理系统由三大模块组成：全景视频图像采集模块、停车位智能检测模块、数据图像分析处理和应用模块。全景视频图像采集模块主要是将多个普通视角的摄像头的图像进行拼接融合处理，形成具有超大视角的多拼全景相机，用来采集服务区停车场视频图像数据。停车位智能检测模块采用基于深度学习的车位智能检测技术对全景相机监控下的停车场进行停车位检测并实时标注车位的停车情况，判断是否有车停泊在该车位，并将车位停车情况检测结果发送给图像服务器。数据图像分析处理和应用模块包含图像服务器将停车位状态实时检测结果进行综合和分区域统计，并将服务区综合统计结果同步更新发送到服务区诱导屏、手机终端等，实时告知行驶过程中的驾乘人员服务区停车场现有剩余的车位数量，将各停车区停车统计结果同步更新发送到停车场停车引导屏、手机APP等显示的详细、准确、实时的停车位信息，进行停车场空余车位数据的显示和引导，从而实现将车辆快速、精准引导进入服务区停车场可停车位的功能；同时将停车场的实时停车数据传送并存放到数据服务器，将停车场监控视频数据及车位停车历史信息等存入NVR存储录像设备；用户管理员可通过监控大屏、手机等终端查询停车场的实时车位信息及车场的日常车辆停车统计数据。基于全景视频监控的服务区停车位智能管理系统的模块组成及架构如图1所示。

2、全景视频图像采集

目前服务区安装的摄像机分布在各角落，摄像头的监控范围局限零散，这些孤立分散的视频数据无法实现停车场停车位的全局监控和检测统计。因此，本文设计的停车位智能管理系统数据采集端采用针对服务区的多镜头拼接全景相机，进行大场景视频图像的数据采集。基于多镜头拼接全景相机的实现方法流程如下：(1)多个镜头采用同步曝光的方式进行带有标定物图像采集，获得多幅不同视角下的标定图片；(2)分别对单个相机进行内部参数标定和相邻相机之间外部参数标定，并对全部相机的位姿参数进行全局优化；(3)将标定完成的相机置于需要拍摄全景图像的区域，对该区域进行拍摄，并获得需要拼接的图像；(4)利用标定好的参数对拍摄得到的多视角图片进行柱面成像过程投影，使其投影到同一柱面模型上；(5)采用融合算法，将多幅图像(在重叠区域)进行图像融合，获得一幅高质量的全景拼接图像。将已标定的全景相机安装在服务区摄像机高杆上，进行视频图像采集，结合经标定优化后的镜头参数，对采集的视频图像进行实时拼接处理，得到最终的全景图像[4],如图2所示。

图1基于全景视频监控的停车位智能管理系统模块及架构图

图2全景相机拼接图像现场示例图

3、停车位智能检测

3.1停车位标注

要实现车位停车状态检测，首先要对停车位进行标注。为提高停车位标注精度，本文采用手动标注的方式对待处理图像停车位用矩形框进行车位标注，并根据大车小车停车位进行车位编号；同时按照车位编号将对应矩形框位置参数进行保存，建立车位信息表，以便分别统计大车位和小车位的停车情况。

3.2停车位停车状态分类

停车位停车状态按照是否停车或者车位是否足够停车分为两大类：车位空间充足可以泊车和车位停有车或者车位空间不足不能泊车。对停车位停车状态进行分类，统计停车场停车以及空余车位情况，需要采用YOLOv5神经网络模型对停车场车位停车状态数据集进行训练，以能实现停车状态自动检测分类。

(1)建立训练数据集。

根据光照度不同，本文采集不同天气时刻的数据集，分别为晴天白天、晴天夜晚、阴天白天、阴天夜晚、雨天白天以及雨天夜晚6种情况下的数据集各300张，对数据集中可以泊车的停车位标注为0,对不能泊车的停车位标注为1。

(2)对数据集进行训练。

搭建YOLOv5神经网络，将标注分类好的数据集对网络模型进行训练，得到停车位是否可泊车的模型。

(3)采用训练好的检测模型对停车位是否可以泊车进行实时检测分类。

输入全景相机实时采集的视频数据和建立好的停车位信息表，经过实时检测，输出每个停车位是否泊车的状态，并进行已泊车车位数量和未泊车车位数量统计，实时记录可停车车位的数量和位置。图3为停车位分类检测结果。

图3停车位分类检测现场示例图

4、数据图像分析处理和应用

服务区停车位智能管理系统通过安装在服务区的全景拼接摄像机，采集服务区停车场全景视频数据，通过深度学习智能检测算法实时检测标注车位的停车情况，判断是否有车停泊在该车位，并将停车位停车情况检测结果发送给图像服务器。图像服务器将停车位状态实时检测结果进行停车位统计并输出显示在系统平台上，如下页图4所示。服务区管理人员可通过平台显示的实时可停车位数量对服务区进行车流量的把控。

同时，图像服务器将服务区停车位统计结果同步更新，发送到服务区诱导屏、手机终端等，以实时告知行驶过程中的驾乘人员服务区停车场现有剩余的车位数量，将各停车区停车统计结果同步更新发送到停车场停车引导屏、手机APP等显示的详细、准确、实时的停车位信息，进行停车场空余车位数据的显示和引导，从而实现将车辆快速、精准引导进入服务区停车场可停车位的功能。同时，将停车场的实时停车数据传送并存放到数据服务器，将停车场监控视频数据及车位停车历史信息等存入NVR存储录像设备。在数据服务器采用MySQL数据库处理通过全景视频检测的实时停车位数据，建立服务区停车位智能管理系统，如下页图5所示。管理员可通过计算机登录操作管理服务区停车场管理系统，实时掌控和管理停车场车位信息及车场的日常车辆统计数据，车主可通过手机终端查询停车场的实时停车车位数量及位置信息，及根据停车引导实现快速停车。具体功能有：

(1)登录服务区停车管理系统：给服务区管理管理人员开通管理权限，注册账号并登录管理系统。

图4停车位管理系统可视化平台示例图

(2)在停车管理系统中找到需要查看的服务区。

(3)查看服务区停车场的停车信息。

(4)对停车场车位状态数据进行分析。

(5)车主通过手机终端查询服务区停车场停车信息。

图5停车位智能管理系统平台示例图

5、结语

本文设计和开发了服务区停车位智能管理系统。该系统不但可以实时告知行驶过程中的驾乘人员服务区停车场现有剩余的车位数量，还通过智能引导屏、手机APP等引导驾乘人员快速精准驶入空余停车位，让驾乘人员快速了解服务区停车位情况，并快速找到停车位，极大地增强了服务区停车过程中方便快捷舒适的体验感，避免了由于车位信息发布不通畅、车辆不能快速停放、从而造成的高速公路入口拥堵的情况。通过使用服务区停车位智能管理系统，能够快速准确引导驾乘人员停入空余车位，极大缩短驾乘人员寻找停车位时间，从而缩短在其服务区的停留时间，有效提高服务区停车位流转率，停车位流转率比系统应用前提高了35%左右。同时，服务区停车位智能管理系统的应用，使管理人员只需通过系统平台显示的停车场全景监控视频，以及停车位实时停车信息、车位使用率及其他停车数据分析就能实时全面了解和掌握停车场车位使用和剩余情况，为高峰期指挥和调度停车秩序带来便利，大大节省人力成本，相应地降低了运营管理成本。基于全景视频监控的停车位智能管理系统采用全景视频智能检测技术，取代传统依赖大量传感器的停车位检测，节约了基础建设和设备管理维护成本，是新一代智能化的服务区停车位管理系统。

基金资助:中央引导地方科技发展专项“广西智慧道路机电系统新技术综合平台建设”(编号:桂科ZY20111015);

文章来源:王玲容,李小勇.基于全景视频监控的服务区停车位智能管理系统设计与实现[J].西部交通科技,2024,(10):186-188.