Разработка системы видео-мониторинга парковочного пространства

На защиту выносятся:

1. 
   Система видео-мониторинга парковочного пространства;
   
2. 
   Макет парковки демонстрирующий работу системы;
   

В рамках выпускной квалификационной работы разработан набор программных модулей для информационно-управляющей системы «Умная парковка», который прошел апробацию на макете.
Основные идеи исследования были представлены на 3 научных международных конференциях, проходивших в Екатеринбурге:
«Информационные технологии, телекоммуникации и системы управления» (2015 г.), «Компьютерный анализ изображений: Интеллектуальные решения для промышленных сетей» (ICCAI’16) (2016 г.), Форум молодых ученых
«ИТ: глобальные вызовы и новые решения» (2016 г.).
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.

1. 
   Обзор существующих аналогов
   
   1. 
      Parkeon
      

Parkeon присутствует в более чем 4000 городах и мегаполисах в 60 странах мира, предлагая инновационные интеллектуальные транспортные решения и парковочные решения [2].
Последовательность действий в соответствии с рисунком 1:

1. 
   въезд:
   
   • 
     Машина останавливается напротив въезда, прямо перед шлагбаумом;
     
   • 
     Сенсор распознает присутствие машин, а соответствующая камера автоматически распознаёт и записывает номер машины, дату и время въезда;
     
   • 
     Удаленная система управления получает данные, предоставленные этой камерой и добавляет их в базу данных. Если клиент уже зарегистрирован, то добавляется также информация о членстве и дата резервирования;
     
   • 
     Шлагбаум на въезде поднимается, позволяя водителю попасть на парковку. Шлагбаум автоматически опускается, когда машина проходит через сенсор безопасности;
     
2. 
   выезд:
   
   • 
     Машина останавливается на выезде, прямо перед шлагбаумом;
     
   • 
     Сенсор распознает присутствие машины, а камера проверяет гос. номер на соответствие информации о платеже, или набору машин в базе данных;
     
   • 
     Система управления валидирует корректный платеж, или разрешение на парковку без платежа, чтобы разрешить выезд;
     
   • 
     Шлагбаум на выезде поднимаемся, позволяя водителю покинуть парковку;
     
   • 
     Шлагбаум автоматически опускается, как только машина проезжает через сенсор безопасности;
     

Рисунок 1 - Принцип работы Parkeon

2. 
   Микком AS101 ProPark
   

Принцип работы заключается в точном определении расположения свободных и занятых мест и/или в подсчете количества въехавших и выехавших машин. Световая индикация каждого парковочного места и информационные табло указывают водителю свободные места и оптимальный маршрут к ним в соответствии с рисунком 2. Система обеспечивает оперативный и постоянный контроль загруженности с предоставлением персоналу всей необходимой информации, управление светофорами, табло и шлагбаумами [3].

Рисунок 2 - Пример реализации Микком AS101 ProPark
Система выполнена на базе комплекса безопасности AS101 Pro и обладает присущей комплексу высокой надежностью, удобством и простотой эксплуатации.
В рамках данного проекта был создан ряд новых устройств (ультразвуковые датчики присутствия автомобиля в соответствии с рисунком 3, выносные индикаторы занятости места, информационные табло, датчики въезда/выезда, счетчики-сумматоры проехавших автомобилей) и ПО.

Рисунок 3 - Схематичное изображение Микком AS101 ProPark

3. 
   Аксиома Групп «Умная парковка»
   

Основной задачей проекта является внедрение программно- аппаратного комплекса, позволяющего в режиме реального времени отслеживать состояние каждого парковочного места. Решение основано на технологии компании Nedap AVI, которая, в свою очередь, разработала решение SENSIT. Суть решения состоит во внедрении в каждое парковочное место датчика, который с помощью электромагнитного и инфракрасного сенсоров определяет наличие или отсутствие транспортного средства. Далее по радиоканалу датчики передают информацию на базовые станции, которые аккумулируют информацию по группе мест и передают ее на управляющий сервер.
Разработанное компанией Аксиома Групп программное обеспечение позволяет систематизировать полученную информацию с датчиков, строить аналитическую отчетность по занятости, оборачиваемости парковочных мест, передавать информацию в навигационные системы, а также на светодиодные табло, расположенные в городе. Все оборудование, которое используется в уличных условиях, обладает сертификацией не ниже IP65 и полностью адаптировано под климатические условия г. Москва. Работа по проекту велась в тесной связке со службами города, включая Департамент Капитального Ремонта, ГКУ Администратор Московского Парковочного Пространства. Система введена в эксплуатацию и уже сегодня позволяет автолюбителям и службам города получать информацию по загруженности парковочных мест на улицах города в пределах Бульварного кольца [4].

2. 
   Настройка видеопотока с камеры Cisco
   

Настройка камеры CISCO началась с изучения руководства по установке.
IP-камера Cisco Video Surveillance 6000P обеспечивает разрешение высокой четкости 1080p с превосходным качеством изображения. Камера может давать более качественное изображение, чем стандартная VGA- камера, значительно уменьшая количество необходимых камер. Она особенно подходит для контроля широких открытых пространств, таких как подъезды, аэропорты или области, требующие точной идентификации. IP- камера 6000P поддерживает множество передовых функций и позволяет просматривать видео высокой четкости. Благодаря высокоскоростной технологии сжатия H.264//MJPEG камера обеспечивает высококачественное видео в Full HD при 30 кадрах в секунду с минимумом потребления полосы пропускания. IP-камера 6000P оборудована мощным объективом с технологией P-Iris,, которая точно контролирует ширину открытия диафрагмы, обеспечивая превосходную четкость и максимальную глубину изображения. IP-камера 6000P снабжена съемным ИК-фильтром, обеспечивающим четкие изображения 24 часа в сутки. Также обладая множеством других функций высокого уровня, таких как разъем для карты SD/SDHC, PoE и несколько потоков, IP-камера 6000P изображенная на рисунке 4 является, бесспорно, лучшим выбором для надежного и высокоэффективного мегапиксельного видеонаблюдения.

Рисунок 4 - IP камера CISCO

Процедура установки IP камеры CISCO:

• 
  Вставьте объектив в отверстие для объектива и проверните по часовой стрелке до упора. При необходимости медленно поворачивайте его против часовой стрелки до тех пор, пока не будет получен наилучший угол обзора. IP-камера совместима с объективами, снабженными креплением CS при выступании объектива до 5 мм;
  
• 
  Подключите кабель объектива P-iris к разъему объектива P-iris на задней панели IP-камеры;
  
• 
  Подключите STP-кабель (экранированная витая пара) категории 5 или выше к порту локальной сети на задней панели камеры и к маршрутизатору или коммутатору с портом 10/100/BaseT;
  
• 
  Подключите адаптер питания на 12 В пост. тока в разъем питания камеры;
  
• 
  Дождитесь загрузки камеры и проверьте индикаторы. • Красный индикатор (состояние) должен гореть непрерывно. • Зеленый индикатор (сеть) должен периодически мигать;
  
• 
  Закрепите IP-камеру в желаемом положении. Подсоедините крепеж к монтажному резьбовому отверстию снизу или сверху камеры в зависимости от условий установки;
  

Процедура настройки IP камеры CISCO:

• 
  Запустите браузер, введите в адресной строке HTTPS://ip_адрес;
  
• 
  Введите данные для входа по умолчанию;
  
• 
  В строке admin введите в поля «Пароль» и «Подтверждение пароля» новый пароль администратора камеры;
  
• 
  В строке root введите в поля «Пароль» и «Подтверждение пароля» пароль для подключения к IP-камере по SSH;
  
• 
  Если вы хотите разрешить подключение к камере по протоколам HTTP и HTTPS, в области «Протоколы доступа» установите флажок Включить HTTP;
  
• 
  Нажмите кнопку Применить. IP-камера перезагрузится, и будет открыто окно входа;
  

Войдя в систему IP-камеры, вы получаете доступ к ее окнам и можете выполнять различные административные и пользовательские операции.
Набор ссылок и действий, доступных в окнах системы IP-камеры, зависит от вашего уровня привилегий:

• 
  Администратор — имеет доступ ко всем окнам, возможностям и функциям IP-камеры;
  
• 
  Наблюдатель — имеет ограниченный доступ к окну «Видео и управление камерой», а также доступ к ссылкам Обновить, Выход, О системе и Справка в этом окне [5];
  

2. 
   Структура регистрационного знака
   

Автомобильный номер — индивидуальный регистрационный знак (номер) автомобиля. Он обычно изображается на световозвращающем листе металла или пластмассы (номерной знак) на передней и задней сторонах машины, или на бумажной основе и размещается под передним (ветровым) или задним стеклом транспортного средства.
Часто автомобильный номер указывает на административную единицу государства, в которой зарегистрировано транспортное средство.
Из-за того, что в автомобильных кодах использовались только буквы, сходные по начертанию с латинским алфавитом (всего двенадцать букв — А, В, Е, К, М, Н, О, Р, С, Т, У, Х), в регионах с самой большой численностью населения и темпами автомобилизации все возможные сочетания номеров были быстро исчерпаны; в этой связи в регионах с большим количеством автомобилей стали выпускать номера с единицей, а позднее и с семеркой, добавленной к коду региона
Согласно ГОСТ Р 50577-93 и в соответствии с рисунком 5, структура государственного регистрационного знака следующая: М 000 ММ 55 или М 000 ММ 555, где 0 и М соответственно цифра и буква, означающие номер и серию регистрационного знака транспортного средства.

Рисунок 5 - Структура регистрационного знака

2. 
   Компьютерное зрение
   

Возможность видеть и распознавать объекты – естественная и привычная возможность для человека. Однако для компьютера пока что – это чрезвычайно сложная задача. Сейчас предпринимаются попытки научить компьютер хотя бы толике того, что человек использует каждый день, даже не замечая того.
Наверное, чаще всего обычный человек встречается с компьютерным зрением на кассе в супермаркете. Конечно, речь идет о считывании штрих кодов. Они были разработаны специально именно таким образом, чтобы максимально упростить компьютеру процесс считывания. Но есть и более сложные задачи: считывание номеров автомобилей, анализ медицинских снимков, дефектоскопия на производстве, распознавание лиц и т.д. Активно развивается применение компьютерного зрения для создания систем дополненной реальности.