基于摄像头的路边停车场项目

本内容取之电子工业出版社出版、李金洪编著的《深度学习之TensorFlow工程化项目实战》一书的实例36。

路边停车场是指在道路两边的收费停车位。它没有固定的出口和进口，一般都是通过人工来收费和管理。这类停车场受效率低、高成本、监管难、记录数据缺失、容易漏收费等问题困扰。本节介绍一个低成本的解决方案。

一、项目背景

用科技手段来管理的路边停车场，一般有为3种技术手段：地磁感应器、车桩识别器、路侧摄像头。相对来讲，地磁感应器与车桩识别器的普及度比较高。

但在某种场景中，路侧摄像头方法也有其不可取代的地位。下面从需求角度介绍路侧摄像头方式的适用场景。

1. 项目需求

来自中国香港客户的需求：随着城市的不断繁荣发展，一些具有特殊意义的老城街道，具有马路窄、停车位少、车辆多的特点。路边停车位建设是非常需要的，但是传统的管理模式必须要有大量的人工来维护，而地磁等高科技手段对空间的占用需求比较高。渴望得到一种可以减小人工又不会占用太多空间的解决方案。

来自北方寒冷区域的需求：路边停车场无法使用场地停车中的车牌识别技术来减少人工。目前可行的方案只能是地磁。但是由于北方寒冷的气候加上冰雪的覆盖，大大影响了地磁停车技术的灵敏度。再者，对设备的维护也需要更昂贵的费用。急迫需要使用视觉或其他技术手段实现停车管理方案。

2. 路侧摄像头方案

路侧摄像头方案是在路边的街灯杆或建筑物上安装摄像头，向马路对侧进行拍摄。通过图像识别的算法动态跟踪车位情况，从而实现车位的管理，如图1所示。

图1 路侧摄像头技术方案

由于该方案是从旁侧拍摄，无法获得车牌号。车牌号的关联还需要靠人工解决。虽然该方案不能完全取代人工，但可以大大提升人工管理的效率。管理员只需要按照“管理员端App”中的指示对车牌拍照，并上传到云端即可。计时和收费（通过关联账户的方式）等工作全由系统自动完成。并且该方案从源头上获得了停车数据，避免了监管难、容易漏收费等问题。

用户也更加方便：不再需要与停车场管理员接触，可以即停即走。

二、技术方案

该方案主要使用的是目标识别算法。按照摄像头所拍摄的车位，在图像上划出需关注的坐标范围。根据车位的使用情况，输出每个车位的“空闲”“已占”两种状态。再根据车位在时间轴上的状态，判断出该车的“入库”“出库”行为。接着便可对车位进行计时、收费等相关流程。现场的应用情况如图14-2所示。

图14-2 路边停车场现场

图14-2 是路边停车场摄像头采集的图片。在该停车场中，一个摄像头管理4个车位。

三、方案缺陷

该方案的最大特点是成本低廉。平均下来，一个车位的建设成本不足地磁感应器或车桩识别器的1/10。当然该方案也又不足之处，具体如下：

• 该方案只适用于中小型街道。对于4排车道以上的宽马路并不适合。
• 该方案的致命缺陷是过度依赖摄像头。一旦车位被中间路过的大车遮挡，车位的监管便会失效。这将会打乱整个流程。
• 摄像头的位置要求精确。这过于脆弱：当摄像头角度受到外部因素干扰而发生变化时，系统将无法管理车位。

任何实验室中出来的产品原型都不可能是完美的，必须再通过工程化的手段将其商业化后，才可以真正使用。将带有缺陷的方案变为真实可用，这便是工程化的价值。具体做法见14.4.4小节。

四、工程化补救方案

该项目的真正工作量并不是在算法部分，而是主要来自工程化部分。一旦进入市场进行使用，系统必须能够处理任何可能发生的异常。整个产品体验的各个环节都不能放过。这便是工作量的所在之处。具体如下：

• 前端硬件需要通过微处理器对多个摄像头进行分级管理，负责采集、预处理和上传。当然还包括维护、自检、告警、自动化配置等辅助功能。
• 通过后台系统对已经部署的车位、摄像头、微处理器进行统一编号管理。使其支持动态更新配置、维护、调用测试接口、实时发现告警、信息统计等操作。
• 使用大数据平台对终端图片进行统一管理。大数据平台支持快速存取即状态判定工作。
• 由于考虑到车位被遮挡的情况，对车位的判定状态做了复杂的设计。
• 通过算法发现车位被遮挡事件，并根据遮挡时长及时通知管理员，让其前去协调。
• 将停车记录照片（包括起始、结束）同步到用户终端，并支持申请退款功能，用于弥补系统异常给用户带来的损失。
• 在后端系统中，还要有停车场管理员的维护系统，包括管理员轮班制度、绩效指标等。其中的绩效包括：上传车牌的次数、错误率、漏传车牌的次数、上班时长等。
• 客户端的业务也是相当复杂。因为停车事件可以暴露个人行踪，所以要考虑隐私方面的因素。另外，一辆车可以由多个用户使用，一个用户也可以开多辆车。这里的关键是：在维持这种多对多的关系同时，还要通过权限控制实现每个用户的信息独立。

还有一些可能发生的异常现象，也都是由工程化环节所来解决的。例如：由于没有管理员当面收费，用户停完车后不付费或忘记付费也是常见的情况。通过自建征信系统或打通市政征信系统，解决欠费车辆与车主之间的联系。还要对车辆进行套牌检查，以保证欠费车辆的有效性等。

经过以上这些功能的开发，最终才可以实现系统的完整性，实现其商业价值。

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