基于双模式识别技术的车辆管理系统.pdf

收稿日期:2009201210修回日期:2010204220作者简介:龚德平(19822),男,湖北公安人,硕士研究生,主要研究方向:嵌入式系统和信息处理。文章编号:100220640(2010)0420114204基于双模式识别技术的车辆管理系统龚德平1,葛根焰2,姜春福2,杨斌2(11 中北大学电子与计算机科学学院,太原030051,21 北京信息高技术研究所,北京100085)摘要:实现一种“RF I D识别+图像识别”的自动车辆识别系统。该系统的实施既能实现对内部车辆的调度和出入控制管理,提高识别率,又能实现对外部车辆的有效监控,包括对外部车辆信息的采集和记录、存储,以达到车辆管理更科学、高效、安全的目的。关键词:智能交通系统,视频识别,车辆识别,标签,图像识别中图分类号:TP391文献标识码:AVehicleManagement System based on Two-mode Identif icationGON G De2Ping1,GE Gen2yan2,J I AN G Chun2fu2,YAN G Bin2(11S chool of E lectronic and Computer S cience,N orth U niversity of China,T aiyuan030051,China,21B eijing Institute ofInf orm ation T echnology,B eijing100085,China)Abstract:I mplementan A utomatic V ehicleIdentificationSystembase2onRadioFrequencyIdentification and the image recognition.The implementation of the system can achieve the attempermentand the out2in controlmanagement of cars and improve the quality of the vehicle identification,it also canachieve the efficient supervision for external cars including collection,register and storage of theirinformation,so it attains to the aim which is more technological,more efficient and more safer1Key words:intelligence traffic system,radio frequency identification,vehicle identification,tag,imagerecognition引言基于双模式识别技术的车辆管理系统(TheV ehicle M anagement System base on Two2modeIdentification)即基于RF I D(射频识别)技术和图像识别技术的智能化车辆管理系统,其中RF I D射频识别技术是利用射频?微波技术使车载电子标签和车道天线进行无接触双向数据交换,图像识别技术主要是依据数字图像处理技术对所拍摄的汽车图片进行处理和识别。目前,以上两种识别技术发展极为迅速,在自动识别系统中都得到了广泛的应用,因而 成 为 智 能 交 通 系 统(Intelligence T rafficSystem,简称ITS)的主流技术。但单一的这两种识别技术都有各自的优缺点:前者抗干扰能力强、不受天气影响、识别速度快准确率高、电子标签可读可写,但难以有效防止作弊,电子标签容易丢失,并且只能管制内部车辆。后者对基础建设方面几乎没有要求,并且可以提取所有车辆的外部特征信息,但抗干扰性差,准确率也有待提高。本文通过对这两种识别方式进行整合,提出一种识别率更高,管理更安全、快捷的车辆自动识别系统的设计方案。1系统总体描述111系统简介某大型研究院,拥有近千辆各种车型,分属各所室。原有的车辆管理系统比较简单,不仅效率低下,还存在着较多的管理漏洞,私自出车情况仍然时有发生,并无法责任追究。此系统需要实现以下功能:1)各所室成员可以实现网上车辆情况查询,网Vol.35,No.4Apr,2010火 力 与 指 挥 控 制Fire Control&Command Control第35卷第4期2010年4月上申请派车,并可将申请信息录入数据库,只有当获得本单位领导批准后申请人才有权出车。2)各单位领导可实现网上批车。3)在出入口处根据对车辆的识别结果对车辆出入权限作出有效的判断。4)对入院的外部车辆信息作记录、存储。5)存储车辆出行记录,方便历史查询及责任追究。112系统设计方案如图1所示,该车辆管理系统由控制层、中心管理层和网络服务层三层组成。其中控制层主要是针对车辆通行要道的监控设计,包括对读写器、天线、地感控制器、摄像头和门岗触摸屏等主要部件的组织设计和接口连接,作为车辆自动识别的硬件环境,并将出入的车辆信息显示在触摸屏上,当出现异常情况时发出报警信号提示门卫核对,同时监控终端会根据识别的结果作出准确的出入控制。中心管理层是数据库服务器和总控端,主要是对内部(院)所有车辆基本信息和派车信息的集中管理,其他应用程序都要围绕数据库工作。网络服务层主要是面对本单位内所有用户的,通过网络访问数据库,可以实现网上派车申请和派车批准的功能。整个系统是基于B?S结构实现,使得整个查询甚至控制系统变得非常方便。图1系统总体结构图113出入控制流程当车辆进入识别区域时,相关设备发出探测信号,检测是否携带有效卡片。系统按照管理对象分为内部车辆出入管理、外部车辆出入管理两部分。出车时,系统会根据标签信息、结合图像抓拍对应的车牌号码与批准与否,判断车辆的出入是否合法。如合法,则在门卫面前的触摸屏上显示“通行”并弹出车辆相关资料,如车辆照片、车牌、车主、所属部门等信息及车牌识别系统抓拍图片,并发出语音和通行指示灯提示;车辆通过后,系统自动记录通行事件。如非法出入,系统提示“禁止”,并发出蜂鸣报警信息,提醒门卫对该车进行干预处理。但对于领导车辆,将其设置为最高权限,可以不受系统限制,自由通行。临时来访车辆需要分情况处理。重要来访车辆(贵宾或上级领导)可由接待人员提前通过电话报上来访车辆的车牌号码、车辆颜色、车型等信息,然后通知监控管理中心把相关车辆信息输入到系统中并对其进行授权,当车辆到达时,系统可根据车牌识别的结果作出判断,并显示相关信息,门卫根据屏幕显示的内容信息,判断有效性,决定放行。一般来访车辆需首先到大门值班室办理临时车辆卡,由值班人员根据图像识别结果录入来访车辆信息,并记录来访时间。客人离开时,根据先前录入的信息自动放行,并到原来登记的值班室交还卡片,完成一次管理流程。如图2、图3分别为车辆出入控制的流程图。NYNY图2车辆出场流程图放行,自动记录车辆出车时间门卫干预检查N门卫对比车辆信息YYN触摸屏显示车辆抓拍信息及车牌抓拍信息是否合法派车是否是内部车辆按照车牌抓拍信息进行查询按照RFI D读卡信息进行查询是否读到卡触发车牌识别车辆进入感应区114数据库结构设计数据库服务器是对各单位所有车辆基本信息和派车信息的集中管理,是整个系统的中心。内部所有终端可以通过网络以不同的身份对其进行访问,根据本系统功能模块设计数据库所需要的表,使表与表之间通过车牌号相互关联,结合A SP1N ET进行界面设计,功能设计,权限控制。其基本结构如下页图4所示。511龚德平,等:基于双模式识别技术的车辆管理系统(总第35-641)图3车辆进场流程图NYN门卫干预检查放行,自动记录车辆进入时间门卫对比车辆信息触摸屏显示车辆信息值班室授权临时车辆通行卡提示没有授权门卫干预检查YNY触摸屏显示车辆抓拍信息及车牌抓拍信息是否电话通知授权的访问车辆是否是内部车辆NY按照车牌抓拍信息进行查询按照RFI D读卡信息进行查询是否读到卡触发车牌识别车辆进入感应区图4数据库基本结构图局域网车辆管理系统各功能模块数据库服务器外来车辆信息领导车辆信息车辆违章车辆行驶车辆审查驾驶员信息车辆基本信息机构设置管理2系统主要技术介绍车牌识别在本系统中的应用,旨在提高系统识别率的同时,还实现对访客车辆信息的采集,记录、存储,对内外车辆都起到了很好的安全监控作用,与RF I D识别技术的融合应用,真正意义上实现了二者优缺点的互补。一个完整的车牌自动识别系统通常由车辆检测,车辆图像捕获,车牌定位,字符分割和字符识别等部分组成,目前基于图像的车牌识别技术已经趋于成熟,基本能满足各种应用上的需求,在这里着重介绍对RF I D标签数据信息的处理思想及数据读取算法。在前期研究过程中,从性能、价格、可靠性、使用寿命、技术的先进性和系统可扩展性等多个方面进行了综合考察和反复验证,选用由深圳世纪潮智能科技有限公司生产的CTST2000型阅读器,配套V 310系列有源电子标签,这种标签平时处于休眠状态,有利于延长电池的使用寿命,感应范围0m15 m,接收范围0m30m,并可同时识别30张标签。系统中的阅读器将加密的低频载波信号(132KHz)经发射天线向外发送,当车载电子标签进入发射天线工作区域后被激活,立即发射出载有目标识别码的加密载波信号(315 M Hz),接收天线接收到标签的载波信号后送至阅读器,经阅读器接收通过RS232向门岗监控端输出信号,从而完成目标信息的采集。数据传输速率2 400 bps,可识别小于80km?h的运动车辆,为了满足实际场地及系统设计的要求,还可通过调节阅读器的发射输出电压来控制发射天线的工作范围,但同时又要避免其工作范围过大而激活邻道的电子标签。另外由阅读器传至监控端的数据并不是单一的标签号,还包括阅读器号,标签电池电量等相关信息,如传输的数据为5个字节:8D 08 00 01 3D,其中第2个字节的二进制编码为“00001000”,假定该二进制码的8位从右到左分别用bit0bit7表示,其中bit0为电量指示位,bit0=0表示电池正常,bit0=1表示电池电量不足,需更换电池。bit1、bit7固定为0,bit2bit6为读得此信息的阅读器号Reader,此例数据表示电池正常,由bit2bit6的数据”00010”得阅读器号Reader=2,再由其他4个字节并根据一定的算法可得到相应标签号。因此在用V isual C+610开发控制端软件时需要对其传输的数据根据相关协议进行一些处理,以获取当前标签信息参数,更好的把握系统运行状态,也便于维护,此处对数据信息的处理算法不作具体详述。通常当车载电子标签进入工作区时,阅读器会对其连续读取,并不断将所读标签信息发送到监控端,发送频率约每秒215次。这样,大多数的额外信息增加了监控端的工作量,也影响了数据处理速度。尤其当多标签同时进入工作区时,更会对出入判断造成混乱。为有效解决这些问题,在软件开发过程中用CStringA rray字符串集合类来存储新读取的标签数据,为车辆的出入控制提供实时数据源,每次将新读得的数据存入集合类中,再根据集合类中的数据作出权限判断,对已经做过判断的标签数据移出该字符串集合,使字符串集合中始终存储着没有处理而等待处理的数据。方法实现如下:1)从串口获得数据,经处理后放入字符串集合类mcarCodeA rray中,用 该 类 方 法mcarCodeA rray1A dd(ReadStr),ReadStr为新读取数611(总第35-642)火 力 与 指 挥 控 制2010年第4期据;2)如果mcarCodeA rray1GetSize()0即该集合中有数据则执行以下操作,否则退出;3)对集合中第一个数据作判断,判断与其对应的车辆是否有出入权限,并保留此次处理数据,即:CSting mstrtemp;mstrtemp=mcarCodeA rray1GetA t(0);4)将mcarCodeA rray中与mstrtemp相同的数据移出,避免下次对同样的数据作判断处理,代码如下:for(int i=0;i mcarCodeA rray1GetSize();i+)if(mcarCodeA rray1GetA t(i)=mstrtemp)mcarCodeA rray1RemoveA t(i);然后转步(2)。试验结果表明:该方法有效防止了数据的重复处理,保证了数据处理的唯一性,更好地解决了RF I D的冲撞问题,数据处理准确,处理速度快,实时性高,对整个系统的工作效率起到了促进作用。3结论开发工具选用V isual C+610和asp1net(c#),SQLServer 2000数 据 库,服 务 器 采 用W indow s XP,整个系统采用微软产品,保证了良好的兼容性。该系统已正式投用,实践证明:该系统运行良好,两种识别技术形成了很好的互补,出错率低,工作效率高,很好地解决了传统车辆管理所存在的管理漏洞,可广泛用于警戒区,军事管制区以及一些危险性区域。参考文献:1周晓光,王晓华.射频识别技术原理与应用实例M.北京:人民邮电出版社,2006.2Klaus F.射频识别(RF I D)技术无线电感应的应答器和非接触卡IC卡的原理与应用M.北京:电子工业出版社,2001.3张跃延,王小科.A SP.N ET范例宝典M.北京:人民邮电出版社,2007.4张洪刚,陈光,郭军.图像处理与识别M.北京:北京邮电大学出版社,2006.5周开军,陈三宝,徐江陵.复杂背景下的车牌定位和字符分割研究J.计算机工程,2007,33(4):1982200.6刘辉,邓铁乾.RF I D系统识读器冲突问题研究J.计算机与数字工程,2006,33(4):85287.7张闽军,戎蒙恬.多读写器环境下的RF I D系统的抗干扰研究J.信息技术,2008,15(1):9213.(上接第113页)5结论本文针对空空导弹大攻角飞行时空气动力学系数的不确定性,通过线性分式变换把导弹纵向通道动力学系数中的确定性部分和不确定性部分分开,用方法对控制系统进行了设计。仿真结果表明所设计的导弹控制系统在气动参数不确定和外部扰动情况下具有很强的鲁棒性。参考文献:1N esline F W.Zarchan P.Robust InstrumentationConfigurations for Hom ing M issile Flight Control C?ProceedingsoftheA I AAGuidance,N avigation,andControl Conference.Danvers,MA,1980:2092219.2Hem sch MJ,N ielsenJN.Tactical M issileA erodynam ics,ProgressinA stronauticsandA eronautics R.A I AA Inc,1986,104(1):2182224.3Chanh S,Yoon S K.A N ew Approach toM odelingand A utopilot Design of Skid2To2Turn M issilesR.A I AA29623916,1996.4Doyle J C,Glover K,Khargonekar P P,et al.(1989).State2space Solutions to Standard H2 andHControl Problem s J.IEEE T ransactions onA utomatic Control,1989,34(8):8322846.5Stein G,Doyle J C.Beyond Singular V alues andLoop2shapesJ.Journalof Guidance,Control,andDynam ics,1991,14(1):5216.6Packard A,Doyle J C.The Complex StructuredSingularV alue J.A utomatics,1993,29(1):712109.7Reichert R T.Robust A utopilot Design U sing M2synthesis C?ProceedingsoftheAmericanControl Conference,San D iego,CA,1990:236822373.8W ise K A,M earsB C,Poolla K.M issile A utopilotDesign using HOpti mal Control w ith M2synthesis C?ProceedingsoftheAmericanControlConference.San D iego,CA,1990:236322367.9Yang SM,HuangN H.Application of HControltoPitchA utopilotofM issiles J.IEEET ransactions on A erospace and Electronic System s,1996,32(1):4262433.711龚德平,等:基于双模式识别技术的车辆管理系统(总第35-643)