Разработка системы видео-мониторинга парковочного пространства

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
"Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина" Институт радиоэлектроники и информационных технологий - РТФ
Департамент информационных технологий и автоматики
УДК 004.93 ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ
РОП 09.04.01
К.А. Аксенов " " 2017г.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ВИДЕО-МОНИТОРИНГА ПАРКОВОЧНОГО ПРОСТРАНСТВА
Магистерская диссертация

Руководитель доцент, канд. пед. наук	Н.В. Папуловская
подпись, дата
Нормоконтролер доцент, канд. техн. наук	Ю.П. Парфёнов
подпись, дата
Выполнил Студент гр. РИМ-251209	О.В. Соловиченко
подпись, дата

Екатеринбург 2017

РЕФЕРАТ
Тема выпускной квалификационной работы: Разработка системы видео-мониторинга парковочного пространства
В состав ВКР входят: пояснительная записка 73 с., 20 рисунков, 2 таблицы, 15 источников, 8 приложений.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ПАРКОВКА, ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЕ, АНАЛИЗ ВИДЕО, РАСПОЗНАВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ НОМЕРОВ, МОНИТОРИНГ ПАРКОВОЧНЫХ МЕСТ.

Объектом исследования является организация пространства на крупных автомобильных парковках.

Цель выпускной квалификационной работы состоит в решении частной задачи создания системы видео-мониторинга парковочного пространства для информационно-управляющей системы «Умная парковка».
Методы проведения работы включают в себя:

• 
  анализ, сравнение, систематизация и обобщение данных о существующих и разработанных способов автоматизации работы парковочных комплексов;
  
• 
  анализ алгоритмов и подходов, позволяющих проводить видеоанализ;
  
• 
  эксперименты по распознаванию тестовых примеров;
  
• 
  апробация алгоритмов распознавания на макете парковки;
  

Результаты работы и их новизна: изучены варианты использования технологий видеоанализа в контексте парковки. Рассмотрены основные этапы распознавания регистрационных номеров и способы мониторинга парковочных мест. Разработан макет парковки демонстрирующий работу системы. Результаты, полученные в ходе расчетов и моделирования, имеют большую практическую значимость.
Основные конструктивные, технологические и технико- эксплуатационные характеристики: система видео мониторинга парковочного пространства включает в себя два модуля. Модуль
распознавания номеров для идентификации приезжающих автомобилей. Модуль распознавания графических меток для мониторинга парковочных мест. Система разработана на платформе .Net Framework с использованием библиотеки анализа изображений EmguCV.
Степень внедрения: система внедрена на макете парковки. Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР:
разработанная система может быть использована в крупных парковках для поддержания актуальности состояния базы данных парковочных мест и идентификации приехавших клиентов.
Область применения: крупные автомобильные парковки.
Теоретическая и практическая значимость работы состоит в исследовании в области развития современных информационных технологий и технологий видеоанализа, применения информационных технологий и технологий видеоанализа для улучшения качества жизни и комфорта как жителей России в целом, так и водителей в частности.
Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: информационно-управляющая система «Умная парковка» позволит автомобилю самостоятельно парковаться на забронированное место.
В работе актуализируется проблема поиска свободного парковочного места на крупных парковках. Предлагаемый вариант решения позволяет ускорить поиск водителем свободного места. Разработанная система видео- мониторинга парковочного пространства, являющаяся частью программного комплекса «Умная парковка», включает в себя два модуля. Модуль распознавания номеров для идентификации приезжающих автомобилей. Модуль распознавания графических меток для мониторинга парковочных мест. Работы по тестированию проводилась на макете автомобильной парковки с использованием радиоуправляемых моделей.
Результаты экспериментальных исследований, проведенных на макете, позволяют сделать вывод о стабильности работы программного обеспечения, и о пригодности ее внедрения на реальном объекте.
СОДЕРЖАНИЕ РЕФЕРАТ 2
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 6
ОПРЕДЕЛЕНИЯ 7
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 8
ВВЕДЕНИЕ 9

1. 
   Обзор существующих аналогов 13
   
   1. 
      Parkeon 13
      
   2. 
      Микком AS101 ProPark 14
      
   3. 
      Аксиома Групп «Умная парковка» 16
      
2. 
   Настройка видеопотока с камеры Cisco 17
   
3. 
   Структура регистрационного знака 20
   
4. 
   Компьютерное зрение 21
   
5. 
   Анализ подходов к распознаванию номеров 28
   
6. 
   Технология распознавания автомобильных номеров 29
   
   1. 
      Поиска номера 29
      
   2. 
      Нормализация изображения с номером 31
      
   3. 
      Алгоритмы распознавания символов 32
      
   4. 
      Проверка номера 33
      
7. 
   Анализ технологий мониторинга парковочных мест 34
   
8. 
   Оптическое распознавание меток 36
   
9. 
   Обзор использованного программного обеспечения 38
   
   1. 
      Среда разработки 38
      
   2. 
      Платформа .NET Framework 39
      
   3. 
      Язык программирования 44
      
   4. 
      Используемые библиотеки 45
      
10. 
    Программная реализация 48
    
    1. 
       Программа распознавания автомобильных номеров 48
       
    2. 
       Программа распознавания свободных мест 50
       

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 54
ПРИЛОЖЕНИЕ А 56
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 59
ПРИЛОЖЕНИЕ В 63
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 70
ПРИЛОЖЕНИЕ И 73
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

СТП УГТУ-УПИ 1-96	Стандарт предприятия. Общие требования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ).
ГОСТ 7.0.5-2008	Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая ссылка.
ГОСТ 7.1-2003	Библиографическая запись. Библиографическое описание.
ГОСТ 7.9-95	Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация.
ГОСТ 7.32-2001	Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления.
ГОСТ 34.602-89	Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.
ГОСТ Р 50577-93	Знаки государственные регистрационные транспортных средств. Типы и основные размеры. Технические требования

ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящей пояснительной записке применяют следующие термины с соответствующими определениями:

База данных	Поименованная совокупность взаимосвязанных данных, относящихся к определенной предметной области.
OpenCV	Open Source Computer Vision – библиотека функций, главным образом нацеленных на реализацию машинного зрения в реальном времени. Кроссплатформенная, имеет лицензию BSD.
OCR	Оптическое распознавание символов (optical character recognition) — механический или электронный перевод изображений рукописного, машинописного или печатного текста в текстовые данные, использующихся для представления символов в компьютере.
EmguCV	Emgu CV является кроссплатформенным .Net дополнением для библиотеки OpenCV для обработки изображений. Разработано для работы с .NET совместимыми языками, такими как C #, VB, VC ++, IronPython и т.д., может быть использовано в Visual Studio, Xamarin, работает с Windows, Linux, Mac OS X, IOS, Android и Windows Phone.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
В пояснительной записке используются следующие обозначения и сокращения:

ИУС	Информационно-управляющая система
СУБД	Система управления базами данных
БД	База данных
ПО	Программное обеспечение
ID	Идентификатор
ANPR	Automatic number plate recognition, автоматическое распознавание номерного знака
IDE	Integrated development environment, интегрированная среда разработки

ВВЕДЕНИЕ