本发明涉及深度学习、计算机视觉、图像处理等技术领域，尤其涉及一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法。
背景技术：
随着社会经济的不断发展和人们生活水平的不断改善，汽车被越来越多的家庭所拥有。随之带来的问题是停车场的需求量不断增加，但现有的绝大部分停车场仅仅是对剩余车位数随机的分配给待停车辆，缺少对车辆的停车能力划分，进而无法给停车人推荐合适的停车位，往往会造成停车场停车资源不能够很好的被利用以及停车人的停车体验差等弊端。
如公开号为cn106504579a的专利公开了一种室内停车场的停车管理方法，包括如下步骤：(1)将停车场内各停车位的位置信息和数字编号信息采集，制作成电子地图，储存在控制器中；(2)利用红外检测器适时采集停车场内各停车位是否停有车辆的信息，将该信息输入控制器；(3)控制器将停车场内各停车位是否停有车辆的信息通过显示系统进行显示；(4)触摸显示屏上的空余车位的触摸单元，控制器收到触摸信息后，并指令设置在该空余车位上的空余车位警示系统发出警示信息；(5)车辆停到空余车位上后，空余车位警示系统自动关闭；本方法能方便司乘人员准确快速的找到空余的车位。上述方法虽然可以使停车人员快速找到空余的车位，但是其依然存在缺少对车辆的停车能力划分，无法给停车人推荐合适的停车位，进而造成停车场停车资源不能够很好的被利用以及停车人的停车体验差等问题。
但随着深度学习、机器视觉、图像处理等技术的不断向前进步，利用这些关键技术可以很好的对停车人的停车行为识别进而估算出停车能力，并推荐合适的泊位，能够最终解决上述问题。
故，针对以上技术问题，对其进行改进。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，能够利用深度学习、机器视觉、图像处理等技术对车辆的停车能力进行估算，并推荐一个合适的泊位，改善用户体验，合理利用停车资源。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，包括步骤：
s1.识别进入停车场的车辆信息，并将所述车辆信息存储于数据库中；
s2.根据识别到的车辆信息判断当前车辆是否为初次停车，若是，则执行步骤s3；若否，则直接提供合适的车位；
s3.将识别到的车辆信息与剩余车位数据进行比较，得到当前车辆合适的车位，并将所述得到的车位提供给车辆；
s4.判断车辆是否到达提供的车位，若是，则执行步骤s5；
s5.设置于车位处的摄像装置实时记录车辆的停车画面，并将记录的停车画面形成的视频存储于数据库中，以估算车辆的停车能力；
s6.当设置于车位处的摄像装置获取到车辆完全进入提供的车位后，完成对车辆的车位推荐。
进一步的，所述步骤s2中直接提供合适的车位具体为：若当前车辆不是初次停车，则结合数据库中存储的车辆历史停车能力来提供合适的车位。
进一步的，所述步骤s3中车辆的信息包括车牌、车标、车型；所述剩余车位数据包括剩余车位的停车难度系数以及与停车难度系数相对应的车位数，所述停车难度系数包括停车难度大的车位、停车难度中的车位、停车难度小的车位。
进一步的，所述步骤s6之前还包括：
设置于车位处的摄像装置识别到车辆到达提供的车位后，开启计时模块并开始计时；
判断计时模块中记录的时间是否到达预设的时间，若是，则通过语音提示为车辆重新提供低于当前停车难度系数的车位。
进一步的，所述步骤s5中估算车辆的停车能力具体包括：
s51.预先训练车辆边框与车位边框检测的卷积神经网络模型；
s52.将所要检测的车辆的停车视频输入训练好的卷积神经网络模型中进行检测，得到检测后的车辆信息；
s53.根据得到的车辆信息，对车辆的停车能力进行估算，表示为：
其中，scorei表示停车能力；
进一步的，所述步骤s52中具体为：
s521.每间隔预设时间通过训练好的卷积神经网络模型检测停车视频中第j帧车辆边框信息和第j帧车位边框信息；
s522.计算检测到的第j帧车辆边框与车位边框的交并比iou，表示为：
其中，
s523.判断计算得到的iou值是否大于零，若是，则将iou值放入si中；其中，
s524.将每次检测的时间点放入ti中；其中，
s525.对si中的数据进行分析，得到分析结果。
进一步的，所述步骤s5中估算车辆的停车能力后还包括将车辆每次停车时产生的停车能力scorei存入数据库中，并对数据库中车辆的所有的停车能力scorei求平均值作为下次停车时车位推荐的参考值，表示为：
其中，
进一步的，所述步骤s1中还包括记录车辆进入的时间。
进一步的，所述步骤s6之后还包括：
s7.当识别到车辆驶出停车场时，记录车辆驶出的时间，并结合车辆进入时间来确定车辆的停车时长，根据确定的停车时长对车辆进行停车收费。
进一步的，所述步骤s4之前还包括：
通过显示屏为车辆提供停车路线。
与现有技术相比，本发明能够利用深度学习、机器视觉、图像处理等技术对车辆的停车能力进行估算，并推荐一个合适的泊位，改善用户体验，合理利用停车资源。
附图说明
图1是实施例一提供的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法流程图；
图2是实施例一提供的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法流程示意图；
图3是实施例一提供的停车能力估算算法结构示意图；
图4是实施例一提供的车辆边框与车位边框检测卷积神经网络结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法。
实施例一
本实施例提供一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，如图1-2所示，包括步骤：
s1.识别进入停车场的车辆信息，并将所述车辆信息存储于数据库中；
s2.根据识别到的车辆信息判断当前车辆是否为初次停车，若是，则执行步骤s3；若否，则直接提供合适的车位；
s3.将识别到的车辆信息与剩余车位数据进行比较，得到当前车辆合适的车位，并将所述得到的车位提供给车辆；
s4.判断车辆是否到达提供的车位，若是，则执行步骤s5；
s5.设置于车位处的摄像装置实时记录车辆的停车画面，并将记录的停车画面形成的视频存储于数据库中，以估算车辆的停车能力；
s6.当设置于车位处的摄像装置获取到车辆完全进入提供的车位后，完成对车辆的车位推荐。
在停车场中，首先将所有的停车位进行停车难度系数划分，具体的划分方式为：对于立体停车库因为其车位长度和宽度尺度设定较为严格，对于一般司机来说停车难度较大，所以将其停车难度等级设定为停车难度大；对于非立体停车库，若某个车位宽度w<wt，则将该车位停车难度等级划分为停车难度中；若某个车位宽度w≥wt（其中wt表示停车难度等级的预设车位宽度阈值），则将该车位停车难度等级划分为停车难度小，将停车场中各个车位的信息以及各个车位的停车难度系数存储于车位数据库b中。
在停车场中设有m个摄像装置，通过设置的摄像装置可以获取到停车场中空余的车位，其中摄像装置可以为摄像头，在每个车位处均设置一个摄像头或在两个相邻的车位处设置一个摄像头，亦或者在每一个区域设置一个摄像头等等，摄像头的数量可根据实际情况来设定，只要可以达到监控每个车位以及每个车位处停入车辆的视频即可，优选的在每个车位处均设置一个摄像头；在停车场的进出口处也需设置至少一个摄像头。
本实施例以车辆ci进入停车场进行说明。
在步骤s1中，识别进入停车场的车辆信息，并将所述车辆信息存储于数据库中。
当车辆ci进入停车场时，设置于停车场进口处的摄像头对该车辆的车牌、车标、车型进行识别，并将识别到的车辆信息存储于车辆的数据库a中。
在步骤s2中，根据识别到的车辆信息判断当前车辆是否为初次停车，若是，则执行步骤s3；若否，则直接提供合适的车位。
摄像头获取到车辆ci的信息后，在数据库a中查找是否有该车辆的历史停车信息，若查找到，则结合数据库中存储的车辆ci的历史停车能力来提供合适的车位给该车辆；若没有查找到，则表示该车辆是第一次到该停车场来停车。
在步骤s3中，将识别到的车辆信息与剩余车位数据进行比较，得到当前车辆合适的车位，并将所述得到的车位提供给车辆。
得到车辆ci为第一次停车后，停车系统根据数据库a中该车的各项数据，如根据车型的大小、车长l、车宽w等信息，并结合停车场中剩余车位的停车难度系数推荐一个适合该车型的泊车位置pi；其中停车难度系数包括停车难度大的车位、停车难度中的车位、停车难度小的车位。
在本实施例中，当确定好合适的停车位pi时，通过显示屏为车辆ci提供停车路线，并规划好最短停车路线，停车路线由指示显示屏提示，车辆根据提示驶入停车位置pi。
在步骤s4中，判断车辆是否到达提供的车位，若是，则执行步骤s5。
通过设置于车位pi处的摄像头获取是否有车辆到达该车位，若有，则将获取到的车辆的信息发送至系统中，系统将摄像头获取到的车辆信息与将该车位提供给某一车辆的信息进行比较，判断该车辆是否为所推荐的车辆，也就是说将到达该车位的车辆与将该车位在车辆进入时推荐给的车辆是否为同一辆车，若是，则执行步骤s5；若否，则通过设置于该车位处的喇叭进行语音提示，令车辆到达指定的车位处。
在步骤s5中，设置于车位处的摄像装置实时记录车辆的停车画面，并将记录的停车画面形成的视频存储于数据库中，以估算车辆的停车能力。
如图3所示为停车能力估算算法结构示意图。
在车辆ci驶入停车位置pi的过程中，通过车位上方的监控摄像头实时记录该车的停车画面，并将视频vi保存到本地。后期通过停车能力估算算法对该视频进行分析，评估出此次的停车能力si。
其中估算车辆的停车能力具体包括：
s51.预先训练车辆边框与车位边框检测的卷积神经网络模型；具体为：
如图4所示为车辆边框与车位边框检测卷积神经网络结构示意图。
车辆边框与车位边框检测的卷积神经网络模型设计与训练：
（1）训练数据与测试数据前期准备：通过停车场视频监控收集视频，然后抽取带有车辆画面和停车位画面的视频帧图像共n张，用标注工具标注车辆边框与停车位边框的位置信息；
（2）为使网络训练的更加充分，需要对图片进行数据增强，将n张图片利用缩放、平移、翻转、旋转来增加数据，使数据增加到原来的32倍，并将数据集按照6：2：2的比例划分为训练集，验证集和测试集；
（3）网络结构设计：检测网络包括24个卷积层和2个全连接层。其中，卷积层用来提取图像特征，全连接层用来预测图像位置和类别概率值。采用了多个下采样层。设置损失函数为：
其中，
（4）模型训练：将训练数据送入卷积神经网络，网络输入的batchsize设置为64，随机初始化各层的连接权值w和偏置b，给定学习速率η；
（5）模型测试：将测试集数据输入训练好边框检测模型，检测有无边框，如果有，输出车辆边框位置信息
s52.将所要检测的车辆的停车视频输入训练好的卷积神经网络模型中进行检测，得到检测后的车辆信息；具体包括：
s521.每间隔预设时间通过训练好的卷积神经网络模型检测停车视频中第j帧车辆边框信息和第j帧车位边框信息；
采用训练好的车辆边框与车位边框检测模型检测视频中第j帧车辆边框信息（xc0j，yc0j）、（xc1j，yc1j）（表示左上角和右下角坐标）和第j帧车位边框信息（xp0j，yp0j）、（xp1j，yp1j）（左上角和右下角坐标）。
s522.计算检测到的第j帧车辆边框与车位边框的交并比iou，表示为：
其中，
s523.判断计算得到的iou值是否大于零，若是，则将iou值放入si中；其中，
在本实施例中，设预设的间隔时间为10秒，则每隔10秒检测一次，并计算出iou的值，若该值大于零，则将该值放入si中。
s524.将每次检测的时间点放入ti中；其中，
s525.对si中的数据进行分析，得到分析结果；其中具体分析为：
（1）遍历si中的元素，若发现si中的元素最后趋近于1或者等于1，找到最趋近于1的元素的索引k或者等于1的元素的索引k；
（2）通过索引k找到ti中对应的时间点tk，即tk为该车结束停车的时间t2；
（3）遍历si中的元素，找到第一个大于0的元素的索引m；
（4）通过索引m找到ti中对应的时间点tm，即tm为该车开始停车的时间t1；
根据上述分析，得到该车停车所花费总共的时间为t2-t1。
s53.根据得到的车辆信息，对车辆的停车能力进行估算；
根据上述约束关系，则对该车的停车能力进行估算，表示为：
其中，scorei表示停车能力；
在步骤s5中估算车辆的停车能力后还包括将车辆每次停车时产生的停车能力scorei存入车辆数据库中，并对数据库中车辆ci的所有的停车能力scorei求平均值作为下次停车时车位推荐的参考值，表示为：
其中，
每次停车时产生的停车能力评分scorei存入数据库中，并对该车历史所有的停车能力评分求平均值作为下次停车时车位推荐的参考值。
若
本实施例会在车辆每次进入停车场后，都会对记录车辆的停车视频，然后对停车视频进行分析，得到该车辆每次的停车能力，用于为之后的推荐车位提供参考。
在本实施例中，还包括设置于车位处的摄像装置识别到车辆ci到达提供的车位后，开启计时模块并开始计时；
判断计时模块中记录的时间是否到达预设的时间，若是，则通过语音提示为车辆重新提供低于当前停车难度系数的车位。
在停车场中每个停车位上方安装监控摄像头和语音提示喇叭。在车辆第一次进入该停车场时，通过该车位上方的监控摄像头实时监控车辆的停车情况。若发现有车辆开始驶入车位时，由摄像头识别该车辆的车牌信息，系统通过计时模块开始计时，若停车时间超过系统预设的停车时长tp，表示当前车辆还没停好车，则说明当前驾驶员很难将车停于提供的车位时，根据现有车位的剩余情况提醒用户。为用户重新规划一个低于当前停车等级难度的车位。提醒形式由该停车位上方的语音提示喇叭提示，并通过指示显示屏（指示显示屏上带有该车位的车牌号）为其提供新车位的停车路线。
在步骤s6中，当设置于车位处的摄像装置获取到车辆ci完全进入提供的车位后，完成对车辆ci的车位推荐。
当设置于车位pi处的摄像头获取到车辆完全进入车位并将车停好之后，将获取到的视频存储于系统中。
当车辆ci在之后的每次进入该停车场停车时，通过入口处的摄像头进行识别，若识别后的信息与之前存入数据库a中该车辆的信息相匹配，则根据该车的历史停车能力经过相应的计算推荐一个合适的泊位。
与现有技术相比，本实施例能够利用深度学习、机器视觉、图像处理等技术对车辆的停车能力进行估算，并推荐一个合适的泊位，改善用户体验，合理利用停车资源。
实施例二
本实施例提供的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法与实施例一的不同之处在于：
本实施例中的系统还用于对车辆进行停车收费。
在本实施例中，实施例一的步骤s1中还包括，记录车辆ci进入的时间，以便于后续对该车辆进行收费计算。
在步骤s6之后还包括：
s7.当识别到车辆ci驶出停车场时，记录车辆ci驶出的时间，并结合车辆ci进入时间来确定车辆ci的停车时长，根据确定的停车时长对车辆ci进行停车收费。
当该车辆需要离开时，从当前车位驶出到达停车场出口处，设置于停车场出口处的摄像头识别到当前车辆，并记录所要离开的时间，系统结合该车辆进入的时间计算得到该车辆在停车场的停车时间，根据该停车场的收费标准，对该车辆进行停车收费。
在本实施例中，本系统与可以与用户的移动终端相连接，及在用户的移动终端中安装该系统的app，则在支付停车费时，若用户在app中开启了“人脸支付功能”，则停车收费系统对驾驶员进行人脸识别，在人脸识别的同时可以进行人脸支付，完成此次的停车收费。
其余内容均与实施例一类似，在此不多做赘述。
本实施例对车辆提供停车收费，更加完善停车系统，更加接近现实的停车场。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
1.一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，包括步骤：
s1.识别进入停车场的车辆信息，并将所述车辆信息存储于数据库中；
s2.根据识别到的车辆信息判断当前车辆是否为初次停车，若是，则执行步骤s3；若否，则直接提供合适的车位；
s3.将识别到的车辆信息与剩余车位数据进行比较，得到当前车辆合适的车位，并将所述得到的车位提供给车辆；
s4.判断车辆是否到达提供的车位，若是，则执行步骤s5；
s5.设置于车位处的摄像装置实时记录车辆的停车画面，并将记录的停车画面形成的视频存储于数据库中，以估算车辆的停车能力；
s6.当设置于车位处的摄像装置获取到车辆完全进入提供的车位后，完成对车辆的车位推荐。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，所述步骤s2中直接提供合适的车位具体为：若当前车辆不是初次停车，则结合数据库中存储的车辆历史停车能力来提供合适的车位。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，所述步骤s3中车辆信息包括车牌、车标、车型；所述剩余车位数据包括剩余车位的停车难度系数以及与停车难度系数相对应的车位数，所述停车难度系数包括停车难度大的车位、停车难度中的车位、停车难度小的车位。
4.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，所述步骤s6之前还包括：
设置于车位处的摄像装置识别到车辆到达提供的车位后，开启计时模块并开始计时；
判断计时模块中记录的时间是否到达预设的时间，若是，则通过语音提示为车辆重新提供低于当前停车难度系数的车位。
5.根据权利要求4所述的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，所述步骤s5中估算车辆的停车能力具体包括：
s51.预先训练车辆边框与车位边框检测的卷积神经网络模型；
s52.将所要检测的车辆的停车视频输入训练好的卷积神经网络模型中进行检测，得到检测后的车辆信息；
s53.根据得到的车辆信息，对车辆的停车能力进行估算，表示为：
其中，scorei表示停车能力；
6.根据权利要求5所述的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，所述步骤s52中具体为：
s521.每间隔预设时间通过训练好的卷积神经网络模型检测停车视频中第j帧车辆边框信息和第j帧车位边框信息；
s522.计算检测到的第j帧车辆边框与车位边框的交并比iou，表示为：
其中，
s523.判断计算得到的iou值是否大于零，若是，则将iou值放入si中；其中，
s524.将每次检测的时间点放入ti中；其中，
s525.对si中的数据进行分析，得到分析结果。
7.根据权利要求5所述的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，所述步骤s5中估算车辆的停车能力后还包括将车辆每次停车时产生的停车能力scorei存入数据库中，并对数据库中车辆的所有的停车能力scorei求平均值作为下次停车时车位推荐的参考值，表示为：
其中，
8.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，所述步骤s1中还包括记录车辆进入的时间。
9.根据权利要求8所述的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，所述步骤s6之后还包括：
s7.当识别到车辆驶出停车场时，记录车辆驶出的时间，并结合车辆进入时间来确定车辆的停车时长，根据确定的停车时长对车辆进行停车收费。
10.根据权利要求9所述的一种基于图像处理的停车能力估算与泊位推荐方法，其特征在于，所述步骤s4之前还包括：
通过显示屏为车辆提供停车路线。
技术总结