一种基于视觉的停车场车辆精确定位方法和系统

技术领域

本发明涉及车辆定位技术领域，具体地说是一种基于视觉的停车场车辆精确定位方法和系统。

背景技术

近年来，随着科技的不断进步和人们生活水平的提高，越来越多的人选择购买私家车。随着汽车的增加，对停车场的要求也越来越高，尤其是有的停车场甚至不只是一层。为了避免车主在寻找车辆的过程中迷失方向，需要知道汽车在停车场中的准确位置；

考虑到不同停车场的场景差异性，传统的基于蓝牙或GPS的无线信号的定位和导航技术难以覆盖所用的应用场景，比如在地下停车库内特定区域的金属结构或者电气设备对无线定位测量造成影响，包括无线信号遮挡、绕射、反射多径以及电磁干扰等；

专利号为CN106169247A的中国专利中提供了一种基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航系统及方法。该系统虽然能够不依赖GPS信号对用户停车位置进行定位，并结合移动设备所携带传感器进行导航。但是用户需要下载车库地图或者调用已经下载好的车库地图，并拍摄所在位置的停车位或者车库标识才能生成路径实时导航；

专利号为CN109961476A提出了基于视觉的地下停车场的定位方法，必须通过车辆上架设的单目摄像头来实现定位，结构简单，无法实现导航功能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于视觉的停车场车辆精确定位方法和系统，以解决背景技术中提出的问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种基于视觉的停车场车辆精确定位方法和系统，包括以下步骤：

S1、在测量节点处固定位置安装摄像头，摄像头安装高度为H，并根据车辆到达方向设置摄像头数量；

S2、基于直接的几何测量方法,通过摄像头与车牌的位置关系完成对车辆位置D的测量，由摄像头安装过程直接测量得到摄像头安装下倾角α，车牌安装高度固定，车辆位置角为β；

S3、摄像头启动检测初期，通过运行神经网络进行视觉数据捕获，获取帧图像，然后进行视觉跟踪定位，将检测位置反馈至用户导航信息。

优选的，所述摄像头为RGB摄像头，视觉定位终端通过RGB摄像头获取车辆的车牌信息和位置信息，通过信息处理算法，同时进行多辆车的测量。

优选的，所述车牌安装高度误差通过车辆类型识别模型修正。

优选的，所述摄像头的安装下倾角和安装高度的精确标定通过简单的额外地面标志进行自校准。

根据本公开的第二方面，提供了一种基于视觉的停车场车辆精确定位系统，包括在线图像模块、位置数据融合计算机和蓝牙定位设备。

优选的，所述在线图像模块还包括摄像机及摄像机侧带有信息处理算法，进行多辆车测量和导航，通过摄像头获取图像信息，进行车牌识别算法，获取图像中的车牌包围框，计算位置角β和水平距离D；

所述位置融合计算机实时分配摄像头的监控任务，基于蓝牙定位设备得到车辆大致空间区域信息分配不同的摄像头关注，并执行测量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明设置视觉定位终端，终端通过RGB摄像头获取车辆的车牌信息和位置信息，通过信息处理算法，能够同时进行多辆车的测量。

2、本发明通过固定安装位置的摄像头实现视觉定位，RGB摄像头获取到车辆的车牌信息和位置信息，测量计算位置角得到车辆距摄像头的水平距离，基于直接的几何测量方法测量车辆位置，并将检测位置反馈至用户导航信息中进行定位。

3、本发明通过信息处理算法在摄像机一侧在线完成，降低了位置融合计算机的算力，使得能够同时进行多辆车的测量，实现同时指挥多辆车的导航服务，提高了运行效率，利用位置融合计算机全局地进行任务分配，根据车辆距离指定执行跟踪的摄像机、降低重复运算量并优化测量精度。

附图说明

图1为本发明的车辆位置测量模拟示意图；

图2为本发明的在车牌安装高度固定情况下车辆位置测量示意图；

图3为本发明的定位系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如附图1和附图2所示：

实施例一：本发明提供一种基于视觉的停车场车辆精确定位方法，包括以下步骤：

在测量节点处固定位置安装摄像头，摄像头安装高度为H，并根据车辆到达方向设置摄像头数量；比如在双向车道中间，需要两个摄像头分别覆盖不同的两个方向的车辆，在十字路口需要则需要4个摄像头；

基于直接的几何测量方法,通过摄像头与车牌的位置关系完成对车辆位置D的测量，由摄像头安装过程直接测量得到摄像头安装下倾角α，车牌安装高度固定，车辆位置角为β；

测量过程包括视觉捕获和视觉跟踪，摄像头启动检测初期，通过运行神经网络进行视觉数据捕获，获取帧图像，然后进行视觉跟踪定位，将检测位置反馈至用户导航信息；其中数据捕获运行神经网络，每一帧图像需要大约0.5s的计算时间，当捕获仅仅在相机启动检测的初期进行，后面主要的时间处于跟踪，而视觉跟踪运算量很小，需要大约100ms的计算时间，主要的定位延迟在于视觉跟踪，因此设备的测量延迟大约是100ms，考虑网络传输定位信息的延迟，从检测位置到反馈给用户导航信息的闭环估计需要300ms。

摄像头为RGB摄像头，视觉定位终端通过RGB摄像头获取车辆的车牌信息和位置信息，通过信息处理算法，同时进行多辆车的测量。

车牌安装高度误差通过车辆类型识别模型修正。

实际应用过程中，往往需要额外考虑相机的安装下倾角随着时间的漂移，所以摄像头的安装下倾角和安装高度的精确标定通过简单的额外地面标志进行自校准。

如附图3所示：

实施例二：本发明还提供一种基于视觉的停车场车辆精确定位系统，包括在线图像模块、位置数据融合计算机和蓝牙定位设备。

在线图像模块还包括摄像机及摄像机侧带有信息处理算法，进行多辆车测量和导航，通过摄像头获取图像信息，进行车牌识别算法，获取图像中的车牌包围框，计算位置角β和水平距离D；

位置融合计算机实时分配摄像头的监控任务，基于蓝牙定位设备得到车辆大致空间区域信息分配不同的摄像头关注，并执行测量。

通过在线图像模块，在摄像机侧带了信息处理的算法，降低了位置融合计算机的算力，使得能够同时进行多辆车的测量，实现同时指挥多辆车的导航服务。为了提高运行效率，位置融合计算机实时分配摄像头的监控任务，基于蓝牙得到车辆大致空间区域信息，分配不同的摄像头关注，并执行测量。当多个摄像头同时监控相同车辆，利用位置融合计算机全局地进行任务分配，根据车辆距离指定执行跟踪的摄像机、降低重复运算量并优化测量精度。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例，以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其他方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。