基于嵌入式系统的智能车辆出入管理系统研究

车在小区内停留时间的长短计算出应收取的管理费用，车主交纳管理费用和归还临时通行卡后，方可放行通过。值班的人员通过监控视频可以实时监控，对出入小区的车辆情况及时观察和了解。物业管理处人员可以通过车辆智能管理系统的查询和统计功能来了解出入小区内车辆的情况。

在智能车辆管理系统的运行过程中，为了保证系统数据的安全性，要对系统的数据库进行备份，系统要有数据自动备份和还原功能。另外，对于不同的用户，要分别设置一定的权限，以防止系统的数据被恶意修改和删除。因此，依据对车辆智能管理系统的实际工作流程的分析，开发的系统管理要包括用户管理和数据库的备份与还原两大部分，对开发的小区车辆管理系统应实现以下功能：

1)车辆的智能管理：对小区的车辆实现登记、缴费、发卡等功能。对外来车辆实现临时通行卡的发放和管理费的收取等。

2)对小区实时监控：在小区内安装摄像头，通过摄像头可以对出入小区的车辆进行智能抓拍，值班人员通过监控设备可以观察出入小区的车辆情况。

3)实现对小区车辆的查询与统计：通过查询和统计功能，可以实现对出入小区的车辆进行信息统计。在系统中管理员可以对小区内车辆信息进行统计、修改和删除功能。

2 系统设计与实现

2.1 系统设计

由于车牌自动识别系统的特点是信号数字化，处理过程全是数字信号处理，涉及多种图像算法的结合，人为干预较少，高度自动化要求较高。本文设计的车牌识别系统以TMS320DM6437DSP处理模块为核心功能模块，前端连接图像采集模块，主要实现图像的采集和视频信息格式的转换。用CCD摄像机采集图像，通过专用的低功耗视频信号模数转换芯片将摄像机采集到的视频信号转换成DSP视频前端接口可以识别的数字信号。DSP处理模块，主要功能是DSP处理器接收存储图像采集模块传输过来的数字信号，通过图像预处理，定位，分割，识别等算法将识别结构存储在指定内存区域。DSP处理模块将识别好的车牌信息以字符串的形式通过以太网接口发送到指定IP的上位机，上位机再将结果保存到数据库以便后期查询。本文设计的车牌识别系统模块框图如图2所示。

2.2 系统功能实现

1)车牌图像的预处理

由车牌定位的过程就是在截取的视频流的一帧图像中找到车牌的区域，并不断缩小车牌区域的范围，为后面的字符分割提供更多的有用信息，是整个识别系统软件流程的第一步。本文采用基于灰度图像的车牌定位。定位方法利用车牌区域的字符纹理较其他区域丰富的特点来定位。将一副彩色图像灰度化以后，其图像信息已经丢失了很多。而通常情况下，干扰信息和噪声在彩色图像中占的比重非常小，图像灰度化以后这些干扰因素就会占据整个图像信息的很大一部分，所以对灰度化以后的图像进行预处理，使车牌区域的特征表现的更加明显，并且抑制图像背景干扰和噪声的干扰是非常必要的。

受天气和光照强度的影响，摄像机拍摄到的视频图片在进行灰度化以后其灰度值可能比较集中，这样就形成灰度图片的灰度值总体不是偏小就是偏大，致使车牌区域与背景区域的反差不明显，即对比度较低。为了增加目标区域与背景区域的对比度，可以对灰度图像进行直方图均衡。然后再进行图像的二值化处理，就是将一副灰度图像的灰度级别根据一个设定的灰度级别分成两部分，大于该设定灰度级别的像素灰度设置成255，即最高灰度级别，小于该设定灰度级别的像素灰度设置成0，即最低灰度级别。这样图像就变成了只有最亮和最暗区域的“黑白”图像。观察车牌图像的二值化结果，整幅图像用肉眼看就能看到很多噪点，也即孤立的两点或者亮块，他们对车牌区域必定形成干扰。为了进一步减少车牌定位时背景以及车身自身的干扰，采取先腐蚀再膨胀的操作来消除一定的孤立噪点。

2)车牌定位和字符分割

车牌定位的常用车牌的上下边界定位和车牌的左右边界定位，上下边界的方法可以将车牌的上下边界十分精确的锁定在车牌字符的上下边缘，然后用对二值化后的图像提取Yfmin与Yfmax坐标范围内的图片进行分析来确定车牌的左右边界。将该区域的二值化图像进行水平投影并将像素灰度级别累加。通过车牌区域精确定位以后，采取纵向投影法来进行字符分割的操作。将预处理后的车牌图像进行垂直投影，投影效果大致为7个波峰，每个波峰之间的波谷位置即为车牌中各个字符之间的分割点，精确定位每个字符的上下边界与左右边界。由于车牌定位的精确性，可以完全提取车牌区域的二值化图片进行垂直投影，其投影结果为在x轴方向分布的一维数组。

3)系统功能实现

系统采用应用层、逻辑层和数据层的三层架构