曹 石
（1.华北电力大学，河北 保定 071000 ；2.保定职业技术学院机电工程系，河北 保定 071000 ）
摘 要：针对传统停车场存在着收费管理混乱及整体运作效率低等问题，设计了一种基于RFID的智能停车场管理系统。介绍了系统的基本功能$总体结构，并对RFID技术在车位引导技术和车牌自动识别技术进行了详细的探讨。
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关键词 ：智能停车场；识别；无线射频识别；车位引导
中图分类号：F57文献标志码：A文章编号：1000-8772（2014）10-0210-02
1前言
随着我国经济的高速发展和人民的生活水平不断的提高，汽车数量急剧增加，很多城市出现了“停车难”的问题传统停车场管理系统已不能满足实际需求，大多数传统停车场存在着收费管理混乱，整体运作效率低等问题，基于此，智能停车场应运而生，它不仅可以有效地解决乱停乱放造成的交通混乱，而且可以促进交通设施的正规化建设，同时也尽可能地减少车主失车被盗的忧虑。
2 系统功能
（1）自动实时检测车辆的到来，采集并保存车辆的图像，一幅为彩色全景图用来确定车况；一幅为彩色局部图用来识别车牌；
（2）对拍下的图像实时进行车牌自动识别，并和数据库里记录比对，自动判断是否放行，控制道闸横杆的开启；
（3）车位自动引导功能，车辆入场后，车位引导显示屏指引车辆最佳停车位置，引导车主快速地找到系统分配的空车位；
（4）具有电子不停车收费功能，即在不需要司机停车和其他收费人员采取任何操作的情况下，自动完成收费处理全过程；
（5）电子地图功能，在系统软件中，可以直观地显示整个停车场的使用情况；
（6）LED显示屏，全中文显示欢迎词语、剩余车位信息、车位已满以及停车场的其他相关信息等；
（7）能够对出入车辆进行自动检测，确定出入车辆的身份及车辆出入的时间，保证出入车辆的符合性，在发生异常情况时自动报警；
（8）强大的模糊查询功能和报表功能，能够确定车辆的身份及进出时间，为事件后的调查提供极其有用的帮助和为管理者提供详尽的报表，包括图片。
3系统结构
系统结构如图1所示，主要包括出入口管理系统和车位引导系统2个部分，其中出入口管理系统使用远距离RFID无线电射频技术，当车辆行驶到停车场入口时，无需停车刷卡，读卡系统远距离读取车辆上RFID标签上的信息，同时车牌图像识别系统通过视频流抓拍车辆正面图像并运用人工智能技术从图片中获取车牌，然后自动进行对比，确保一车一卡的安全性；系统在各停车场内部的路口设置了指引显示屏，引导车辆进入正确车道，在指定车位上的显示屏显示车牌号码，引导车辆停入预定区域的指定车位。
4 关键技术
4.1 RFID
无线射频识别技术 （RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合 （电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。
RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。RFID阅读器通过天线与电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线。
4．2系统的基本工作流程如下：
（1）读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射。
（2）安装在车辆内的电子标签内有一个LC串联谐振电路，当它进入读写终端的工作区域内，而且频率与读写终端发送的频率相同时，在电磁激励下，LC谐振电路产生共振，从而被感应唤醒，通过频段无线数据传输通道，将自身信息的代码经天线发送给远距离阅读器。
（3）系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器，读写器对接收到的信号进行解调解码，真确无误后，就上传给上位机。
（4）计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，身份合法则进行相应
处理并打开道闸，非法则报警并记录。
（5）执行机构按照电脑控制器的指令动作。
（6）通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，可以根据不同的软件来完成要实现的功能。
4.3 车牌识别技术
以计算机技术、图像处理技术、模糊识别为基础，建立车辆的特征模型，识别车辆特征，如号牌、车型、颜色等，其是基于图像分割和图像识别理论，对含有车辆号牌的图像进行分析处理，从而确定牌照在图像中的位置，并进一步提取和识别出文本字符。采用动态连接库，嵌入到开发的应用程序，使用C++编程，运用多线程编写技术，即创建一个自动识别线程，并且设置了一个识别标志，保证系统在进行定位识别的时候不会出现第二个识别线程。车牌识别一般可以分为车牌定位、字符分割和字符识别3个主要步骤。
（1）车牌定位
为了精确定位，必须对车牌进行预处理来消除车身颜色不同以及环境因素给车牌定位造成的不良影响。
1）灰度处理：系统采集的车牌原始图像是24位RGB图，为了便于后续快速图像处理，有必要先将图像转为灰度图像，主要采用最大值法、平均值法和加权平均值法。
2）灰度图二值化：为了进一步提高图像的对比度，需要对灰度图进行二值化处理，二值化的关键在于阈值的确定，可采用Otsu算法进行灰度图二值化。
3）边缘检测：采用 Canny边缘检测法，其是一种比较新的边缘检测算子，具有很好的边缘检测性能，得到了越来越广泛的应用。该边缘检测法利用高斯函数的一阶微分，它能在噪声抑制和边缘检测之间取得较好的平衡。
4）中值滤波：中值滤波可以在消除噪声的同时保持图像的细节。中值滤波的主要工作步骤如下：首先，将模板中心与图像中某个像素位置重合，然后，读取模板下各对应像素的灰度值，将这些灰度值从小到大排成一列，并找出这些值中排在中间的一个，最后，将这个中间值赋给对应模板中心位置的像素。
5）线扫描实现车牌定位：经过上述处理后，车牌图像中只有颗粒状的点和长短不一的曲线了，若在一个车牌长度内垂直长度超过阀值的曲线大于10条，则认为是在车牌区域之内，反之则认为在车牌以外的区域，通过对图像进行线扫描，找出满足条件的区域作为车牌候选区域。
（2）字符分割
为了准确地识别牌照上的汉字、英文字母和数字，必须把单个字符从牌照中提取分离出来。用的字符切分方法有投影法、板匹配法、区域生长法、聚类分析法等。本文采用模板匹配与垂直投影结合的方法分割字符，具体步骤如下：
1）统计车牌图像每列中白色像素的个数；
2）根据白色像素的个数对车牌图像的所有列进行分类，若白色像素个数为零，则该列属于背景列；否则该列属于字符列。
3）记下所有背景区域和字符区域的起始列和结束列，连续的字符列形成一个字符区域，连续的背景列形成一个背景区域。
4）计算车牌图像中所有的背景区域宽度和字符区域宽度。
5）判断第二个字符的区域的起始列以左的字符区域，离第二个字符的区域最近的字符区域是否己被标记。如果己被标记，则该字符区域被确定为车牌第一个字符的区域；否则证明该字符区域在垂直投影法下分割错误。
6）用确定第一个字符的区域和第二个字符的区域的方法对剩余字符区进行分割，确定车牌字符的区域。
（3）字符识别
常用的字符识别方法可以大致分为模板匹配法、结构模式识别、统计模式识别以及支持向量机等，本文采用较为简单的模板匹配法，中国大陆的车牌中使用的字符59个汉字、
24个大写英文字母和10个阿拉伯数字三种类型共93个，且都是印刷体，结构固定、笔画规范。模板匹配是图像识别中最具有代表性的方法之一，将以待识别的图像提取的若干特征与模板对应的特征量进行比较，计算模板和特征量之间的距离，根据最小距离判定所属类。对于分割出来的二值字母和数字字符图像，先归一化为15×15 像素，然后对其进行细化，最后建立匹配模板，提取特征向量，进行匹配识别。
5 结束语
设计了一种基于RFID的智能停车场管理系统，该方案以RFID技术、车牌自动识别技术、车位引导技术、自动控制技术和车辆检测技术于一体，应用于大型停车场管理，具有先进、安全、可靠、快捷、方便等特点，有效地解决了“停车难”的难题。
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参考文献：
[1] 张宏林.精通Visual C++数字图像模式识别技术及工程实践[M].人民邮电出版社，2008.
[2] 刘岩.RFID通信测试技术及应用[M].人民邮电出版社，2010.
[3] 周晓光，等.射频识别（RFID）系统设计、仿真与应用[M].人民 邮电出版社，2008.
[4] 王用伦.智能楼宇技术[M].人民邮电出版社，2008.
（责任编辑：赵蕾）