无卡停车场管理系统及其软件实现　

随着我国国民经济的飞速发展，城镇化，使得城市的人口数量激增，生活水平的提高使得人们对出行工具有了更高的要求、国家对汽车工业的扶持政策、政府部门对道路交通基础设施的投资，促使了近年来机动车的保有量的迅猛拉长。作为静态交通的车辆停放是交通过程不可分割的组成部分，而与之相对应的停车服务也是道路运输的一个重要环节。为了满足日益增长的停车需求，大型、超大型停车场不断涌现，随着停车场规模的增大，传统停车场收费管理方式已不能满足实际需求。

　　1）采用卡票式的方式处理存在多种安全漏洞
　　卡票易丢失、损坏、盗刷；一卡多用的情况经常出现。
 
　　2）硬件设备投入成本高
　　卡票式停车场收费管理系统需要安将多种硬件设施，如发卡箱、读卡器、地感线圈、砸道等，不仅投资成本高，而且施工难度大。 

　　3）人工处理及干扰多
　　发卡、读卡、车型判断等多种处理都需人工操作来完成，增加了人工成本，降低了安全性。

　　1　无卡票式收费管理系统及其特点

　　无票式停车场收费系统[1]，是指一种无须配置车上设备单元、无须取票、无须刷卡进出的停车收费管理系统为导向，可广泛应用于收费式停车场的停车管理系统。

　　其特点有：它区别于现在流行的卡票式收费管理系统。在入口不需要配置取卡机和取票机，车辆在出入口不用排队，出口不需要配置刷卡机和读票器，既节省了硬件成本又节省了时间成本。采用车辆牌照作为车辆的唯一标识，利用计算机视觉图像处理技术，自动识别车牌字符。达到了减少人工操作干扰，减轻人员工作量，节约了人员成本的目的。全程的监控摄录和出入口车辆图片拍摄功能，对停车场的安全性能提供了良好的保障。

　　2　软件实现的基本思想

　　软件实现分为两个部分，一是车牌识别部分。该部分采用 MATLAB语言。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国 MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。利用和改进 MATLAB图像处理工具箱，来解决本系统的图像处理问题；自带的 API可以方便地在 MATLAB[2]与 C++程序设计语言之间建立无缝数据通信。本系统的车牌识别部分设计主要采用了 M语言搭建，并对系统的性能进行了测试和分析。

　　二是停车场管理系统部分。该部分采用面向对象软件设计方法实现的。数据库平台采用 Windows Server 2003 + SQL Server 2000应用程序平台使用 Microsoft Visual C++开发。整个系统运用了大量的 VC++编程技术，包括图像处理技术、数据库技术、动态链接技术和网络通信技术等。能自动、实时地检测车辆和识别汽车牌照，监控车辆的收费。该系统是在交通的基础上，引入了数字图像的摄录技术、计算机信息管理技术，通过车辆图像信息的采集和处理，提高车辆的智能化管理。

　　3　软件实现目标

　　3.1　识别自动化，支持高车流量

　　车牌自动识别技术是无卡票式收费管理系统的核心模块。它以图像处理、模式识别等为基础，利用每一辆汽车唯一的车牌号码，通过摄像机所拍摄的车辆图像进行车牌号码的识别。在不影响汽车状态的情况下，计算机自动完成车牌的识别，从而降低交通管理工作的复杂度，改善高峰期间车辆行驶的均速度，提高了整个收费服务的服务速度，对缓解交通阻塞起到了积极的作用[3]，同时也能减少交通事故和保证交通安全。

　　3.2　数据完整化、完全性、统一性

　　该性能要求是基于数据库操作的。数据的完整、统一和安全，关系到整个系统的管理安全性。本系统考虑的对象为一进一出的停车场情况，上位机为单一 PC机，但为了适应多进多出的系统方案以及考虑到系统安全机制和提高升迁性能，故本案中，采用 SQL Server作为后台数据库；在进行数据库设计时，利用 SQL数据库系统提供尽可能多的检验措施，确保数据库中数据满足用户的各种约束要求、保持数据完整和统一；为了提升日后功能，另对数据进行了适当的冗余操作。

　　3.3　车辆管理安全化

　　停车场内车辆停放的安全与否是车主最关心的问题。本系统利用拍摄设备，在入口时拍摄车辆照片，并在出口收费时显示车辆进入时的图片和车牌号进行比对，以保证车辆的停放安全。

　　4　系统硬件结构图

　　图 1为进出同口停车场收费管理系统硬件布局图。 

　　图 1进出同口停车场收费管理系统硬件布局图

　　5　系统软件基本框架及主要功能模块

　　图 2为停车场收费管理系统软件结构框图。

　　图 2停车场收费管理系统软件结构框图 

　　5.1　视频检测管理模块

　　车辆检测的主要目的是从视频流中提取运动区域，用于识别运动车辆。该模块主要用于判断是否有车辆牌照信息，若有，则进行牌照识别，若无，则丢弃此图像。本系统使用像素灰度相减的识别算法，计算前后图像差，判断是否有来车，一旦车辆驶近就对运动车辆进行车牌的定位和识别。该模块还包括了对动态祯的保存、入口时对车辆静态图像的抓拍、视频图像的回放等功能。 

　5.2　车牌识别模块

　　车牌识别 [4]包括车牌定位、字符分割和字符识别三个部分。对车牌识别模块的要求是能自动地完成车牌识别的三个流程，将识别后的车牌字符存入数据库，并自动产生其它辅助信息，如车辆进入时间、车型等，使人工干预程度达到最小值。

　　5.3　收费管理模块

　　收费管理是应用模块，它的主要功能是存储用户信息、实时车辆进出信息、车辆收费标准，添加、删除、修改和查询数据信息、报表输出等数据库操作；车辆入场计时、停车费用的计算；对各种不同用户的权限设置及管理等。

　　6　软件实现流程图

　　6.1　入场流程

　　车辆进入时，通过车辆视频检测模块侦知车辆，由图像抓拍模块拍摄车辆图像；随后将获取的图像经车牌照识别模块对车牌号进行辨识，并将辨识后的车牌号、车辆信息、车辆到达时间连同影像资料储存在数据库中；如果无法自动识别出车牌照或识别不全的，则由监控人员通过监控设备进行人工辨识。

　　6.2　出场流程

　　当有车辆要驶出停车场，由出口处的监控对车辆视频检测，采用与入口的车牌识别模块对车辆牌照进行自动辨识，并将辨识后的车牌号与数据库的信息进行匹配，提取该车辆入库时的时间和车辆信息，根据出入场时间自动计算停车时间和停车费用，调取车辆入场时抓拍的图像与出口的车辆进行比对，在收取停车费后，栏杆自动开启放行。 

　　图 3停车场收费管理系统入场流程图 



　　图 4停车场收费管理系统出场流程图

　　7　结束语

　　停车场收费管理是智能交通系统的一个重要的组成部分。目前停车场多是采用以人工方式为主的传统模式进行收费管理。基于图像识别技术而设计的停车场收费管理系统，不仅具有设备安装简易、成本低、实时性好等特点，而且能更加有效减少管理人员的人为因素，增强停车场的安全性。该系统可应用于公共停车场、小区停车场的收费管理，其车牌识别模块可移植到开放式收费管理、电子警察等其它智能交通管理系统中；收费管理系统的可扩展性强，在其基础上，很容易地增减、完善功能，应用前景广阔。

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