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基于车牌识别的停车场巡检机器人研究.pdf
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1、物联网技术 2023年/第12期 全面感知 Comprehensive Perception360 引 言随着汽车保有数量的增加,城市中出现了停车位吃紧、增长缓慢无法适应市民停车需求的问题。为了缓解停车资源总量匮乏的现象,许多城市会在非主要干道边设立临时停车泊位。虽然路边停车泊位是公共资源,但部分车主长期停靠在路边,甚至将车位占为己有,导致周边部分群众无处停车。为此,部分地区通过对车位收费的方法来改善这一现象,进而发挥路边车位临时停靠站的用途。由于路边车位分布较为分散,进出位置不统一,与封闭式停车场不同,很难对一部分区域的多个车位进行统一管理。因此,对于路边车位的管理大多采用人工收费的方式,这
2、一方面增加了车位管理的人工成本,另一方面人工收费不仅容易出现操作失误,而且个人所能管理的区域也有限,若想全面管理只能增加人力成本。综上所述,本文提出采用具备车牌识别功能的巡检机器人对停车场进行管理,此举不仅降低了成本,更通过搭载的车牌识别算法,在一定程度上提高了车牌识别的准确率。1 系统总体设计巡检机器人1以树莓派作为核心,同时包含红外循迹模块、蓝牙通信模块、摄像模块以及电机驱动模块等。此外,在每个车位上安装了超声波测距模块和蓝牙通信模块,便于检测车位使用情况并能实现与机器人信息同步。首先,系统通过安装在车位上的超声波模块检测车位被占用情况,当有车辆停靠时,即超声波模块测得距离小于阈值开始计时
3、,同时通过蓝牙通信方式与巡检机器人同步。其次,机器人得知车位被占用后利用红外循迹功能沿停车线来到车位测量前方合适位置。再次,机器人通过配备的摄像头对车牌拍照,通过提前写入树莓派的集成学习车牌识别算法进行处理,获得车牌信息。最后,当车辆离开时,超声波模块检测到距离大于阈值后,结束计时,并同步到巡检机器人。至此,我们便可获知该车位在某个时间段内被某辆汽车占用。系统工作环境如图 1 所示。图 1 车牌识别过程俯视图2 基于集成学习的车牌识别算法设计本项目通过高斯滤波器、基于 Sobel 算子的边缘检测等手段对图像进行预处理2-3,处理后的图像将基于色度值进基于车牌识别的停车场巡检机器人研究刘峻瑜,李
4、家成,孟世桢,王文富,田亚萍,贾 伟(贵州大学 大数据与信息工程学院,贵州 贵阳 550000)摘 要:为解决路边停车场管理人力不足的问题,本文提出了一种停车场巡检机器人。该机器人具有车牌识别、红外循迹、蓝牙无线通信等功能。该机器人首先通过设置在车位上的距离传感器检测车辆停靠距离,并通过红外传感器巡线,当机器人自动行驶到车辆旁边时采集车牌照片;然后通过提出的基于集成学习的车牌识别算法对车牌信息进行提取,并以向量机(Supporting Vector Machine),KNN 以及卷积神经网络(CNN)等机器学习算法为基础,通过三者投票的方式选出相对合理的识别结果。实验结果表明,本文提出的方法明
5、显提升了车牌的识别准确率。关键词:路边停车位;巡检机器人;集成学习;向量机;KNN;CNN中图分类号:TP27 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2023)12-0036-03DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2023.12.009收稿日期:2023-02-13 修回日期:2023-03-23基金项目:2021年贵州省大学生创新创业项目(S202110647076;合同号:贵大(省)创字(2021)076号);2022年贵州省大学生创新创业训练计划项目(S202210657052;合同号:贵大(省)创字(2022)056号)2023年/第12期 物联网技术
6、全面感知 Comprehensive Perception37行车牌定位,算法利用颜色比例实现数据驱动的颜色划分4;然后基于仿射变换对定位后的车牌进行矫正并分割5-6。最后,经过分割的车牌图像将被输入车牌识别模块进行字符分类。为提高模型的准确性以及鲁棒性,降低方差,我们提出了基于支持向量机7(Supporting Vector Machine),KNN8以及卷积神经网络9(CNN)集成学习算法的车牌识别方法,我们依据公式(1)采用绝对投票法对分割后的字符进行分类10。H xchxhxjijiTikiTkN()=()()=,.reject,otherwiseif110 5 (1)算法流程如图 2
7、 所示。图 2 集成学习算法流程3 系统硬件设计机器人系统硬件主要包括:放置于车位上的超声波测距模块和蓝牙通信模块;集成于机器人上的红外循迹模块、蓝牙通信模块、摄像头模块以及电机驱动模块等。3.1 超声波测距模块超声波传感器能够发射超声波并接收反射回的超声波信号。利用发射与接收的时间差以及传播速度,即可计算传感器到障碍物的距离。单片机向超声波传感器发送脉冲,超声波传感器被此脉冲触发后会产生一个 40 kHz 的脉冲电信号,通过激励换能器处理后,转换成机械振动,频率超 20 kHz,由此形成了超声波。该信号经锥形“辐射口”处将超声波信号发射出去。接收器接收到反射回来的超声波信号后,将超声波变成微
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