[发明专利]一种基于图像处理的城市智慧行为分析系统

权利要求书

1.一种基于图像处理的城市智慧行为分析系统，其特征在于，包括电子收费器、道闸、后台服务器、宽动态摄像机、显示器，所述宽动态摄像机的数量为两个，分别用于停车场出入库的牌照拍摄以及停车位字符的拍摄，所述后台服务器用于获取车牌信息以及停车位字符信息，所述电子收费器用于车辆的计费统计处理，所述电子收费器还用于控制道闸的开启状态；

所述后台服务器包括数据库、数字图像处理模块、图像去雾模块、自适应曝光模块，所述数据库中预保存有字符，所述数字图像处理模块用于相同字符的匹配，所述图像去雾模块用于图像去雾化处理，所述自适应曝光模块用于控制宽动态摄像机的光圈值，所述后台服务器获取信息的处理步骤表现为：

步骤一：位于道闸处的宽动态摄像机拍摄入库时的车牌信息，在拍摄对焦时会产生一个曝光值；

步骤二：将曝光值传输给自适应曝光模块，自适应曝光模块有预设置曝光标准值，曝光值标记为B，预设置曝光标准值标记为Y，将获取到的曝光值与预设置曝光标准值做对比判定；

步骤三：当B＝Y时，则说明此时的曝光程度处于标准状态，所拍摄的图片能够很好的展现车牌号的细节；

步骤四：当B小于Y时，则说明此时曝光程度处于过暗的状态，自适应曝光模块发出光圈值增大信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机增大光圈值，直到B＝Y时停止调节，此时执行拍摄操作；

步骤五：当B大于Y时，则说明此时的拍摄环境处于过曝状态，自适应曝光模块发出光圈值缩小信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机减小光圈值，直至B＝Y时停止调节，此时执行拍摄操作；

步骤六：将标准曝光值下所拍摄的图像传递给图像去雾模块；

步骤七：将图片进行去色数字化处理，将图像像素分割成若干个大小相同的子块，数字化后的图像平均灰度级表示为avg_i,j，变换前的中心像素表示为x_i,j，变换后的中心像素表示为X′_i,j；

步骤八：再对各个子块进行局部直方图均衡化处理，局部直方图均衡化计算公式为x′_i,j＝x_i,j+k(x_i,j-avg_i,j)(0≤x_i,j≤255)，通过公式得出直方图灰度级范围提高后的图像；

步骤九：将对比度提升后的图像进行二值化处理，设置一个阈值为k，图像中坐标为(x，y)的像素其灰度值表示为g(x，y)，根据阈值对图像像素进行判定；

步骤十：当g(x，y)≥K时，判定像素为目标像素；

步骤十一：当g(x，y)＜K时，判定像素为背景像素，通过计算得出二值化后车牌定位信息；

步骤十二：先扫描得到图像中每个连通集的始终位置，通过选取方框进行分割，当方框内为非汉字字符时，直接分割，当方框内为汉字字符时，先将方框内的连通集合并成一个连通集，再进行分割；

步骤十三：基于模板匹配法，将分割后的字符尺寸大小缩放为数据库中模板的大小，然后与所有的模板进行匹配，选择最佳匹配作为结果，得到车牌号信息；

步骤十四：位于停车位处的宽动态摄像机对停车位字符进行拍摄，拍摄之前会对区域内曝光值进行监测，监测处理步骤重复步骤二到步骤五的处理，生成的图片做进一步细化处理，细化处理重复步骤七到步骤十三的过程，根据停车位字符进行判定；

步骤十五：在获取到停车位字符时，将停车位字符与数据库中的预设置字符进行匹配吻合，吻合成功时，表示该停车位字符对应的车位未被占用，停车位字符标记为绿色通过显示器展示，表示可以使用；

步骤十六；在未获取到停车位字符时，无法与数据库中的字符进行匹配吻合，此时表示该停车位已被占用，停车位字符标记为红色通过显示器展示，表示不可用；

所述显示器包括有感光控制器，感光控制器根据实时获取的感光值控制显示器的显示亮度，具体控制步骤表现为：

P01：判定标准值标记为Bz，实时获取的感光值标记为G，显示器的亮度分为三个档次，将各个档次的亮度分别标记为L1、L2、L3，L3＞L2＞L1；

P02：当G＝Bz时，判定为标准环境，调节显示器处于L2亮度；

P03：当G≥Bz时，判定为过亮的环境，调节显示器处于L3亮度；

P04：当G＜Bz时，判定为过暗的环境，调节显示器处于L1亮度；

所述电子收费器包括计费模块、计时器、统计模块，所述计费模块用于根据停车时间计算出收费价格，所述计费模块还用于磁卡接触扣费，所述计时器用于计算停车时间，所述统计模块用于一年内收费的统计，所述电子收费器的计费统计处理步骤包括：

T01：入库时获取每辆通行车辆的车牌信息，获取后输出开闸信号，道闸开启；

T02：对记录的车牌开始计时；

T02：出库时获取车牌信息，停止对应车牌的计时，获取对应车辆停留时间T，T单位为小时，停车每小时单价标记为K，根据车辆停留时间进行折扣判定；

T03：当T≥48时，判定为I级用户，费用按照八折计算处理，通过公式T*K*80％得出该用户需要支付的停车费；

T04：当24≤T＜48时，判定为II级用户，费用按照九折计算处理，通过公式T*K*90％得出该用户需要支付的停车费；

T05：当T＜24时，判定为III级用户，不具有优惠权利，通过公式T*K得出该用户需要支付的停车费；

T06：停车费计算完成后，由用户通过磁卡接触扣费，完成扣费时，车牌号删除，产生开启信号，控制道闸开启；

T07：将最终得出的所有的停车费进行记录，在记录的同时，实时绑定时间戳，将一年内的停车费信息叠加统计，得出年度收费总额；

所述宽动态摄像机为CMOS-DSP摄像机，且宽动态摄像机用于拍摄图像并直接转为数字信号输出；

所述显示器用于实时展示停车位使用信息、停车时间以及收费数值；

所述计费模块包括控制器，控制器用于控制道闸的开启与关闭；

在使用时，当车辆位于道闸前时，位于停车场出入库的宽动态摄像机对车牌信息进行拍摄，在拍摄对焦时会产生一个曝光值，将曝光值传输给自适应曝光模块，获取到的曝光值与预设置曝光标准值做对比判定，曝光值与预设置曝光标准值相等时，则说明此时的曝光程度处于标准状态，所拍摄的图片能够很好的展现车牌号的细节，当曝光值小于预设置曝光标准值时，则说明此时曝光程度处于过暗的状态，自适应曝光模块发出光圈值增大信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机增大光圈值，曝光值与预设置曝光标准值相等时停止调节，此时执行拍摄操作，当曝光值大于预设置曝光标准值时，则说明此时的拍摄环境处于过曝状态，自适应曝光模块发出光圈值缩小信号，迫使位于道闸处的宽动态摄像机减小光圈值，直至曝光值与预设置曝光标准值相等时停止调节，此时执行拍摄操作，拍摄后的图片经由图像去雾模块进行对比度调节，增加图片细节信息后传输至数字图像处理模块，能够在图像完成拍摄前，根据曝光值对光圈做相应的调整，并且对拍摄后的照片做去雾、增加对比度的进一步处理，更加凸显出照片的细节，由数字图像处理模块将图片中的车牌号信息提取与数据库的字符进行匹配，得到车牌号字符，将车牌号字符存储至计时器对相应车辆进行计时，此时道闸收到信号打开，车辆驶入至停车位位置处，当停车位上停有车辆时，车辆将停车位字符遮挡，位于停车位处的宽动态摄像机所拍摄的图片无法提取车位字符，数据库中的停车位字符得不到匹配重合，说明该停车位处于占用状态，当停车位未停车时，则停车位字符未被遮挡，通过宽动态摄像机所拍摄的图片提取车位字符与数据库的车位字符相匹配吻合，说明该车位未被占用，数据库将匹配后的车位字符反馈给显示器，通过显示器起到提醒引导的作用，辅助车主进行停车，当停车车主驾驶车辆准备出库时，车辆位于道闸前，位于停车场出入库的宽动态摄像机再次对车牌信息进行拍摄，提取车牌字符，将车牌字符与之前停车时所录入的车牌字符相匹配，匹配成功时计时器停止对该车辆字符下车辆的计时作业，根据停车时间对用户进行等级划分，停车时间大于等于48小时，判定为I级用户，费用按照八折计算处理，停车时间大于等于二十四小时小于四十八小时，判定为II级用户，费用按照九折计算处理，停车时间小于二十四小时，判定为III级用户，不具有优惠权利，停车费计算完成后，由用户通过磁卡接触扣费，完成扣费时，车牌号删除，产生开启信号，控制道闸开启，停车费通过统计模块保存记录，记录时对应的停车费信息后附上时间，统计一年内停车场的总收入。