第I頁共26頁引言時代的腳步是不會停滯不前的，隨著時間的推移我國的科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展也在日益增長。人民從貧苦逐漸走向小康的道路上吃了不少苦，從以前的紫微吃飽穿暖到現(xiàn)在追求生活的品質(zhì)，我們的城市也發(fā)生了巨大的變化。市區(qū)內(nèi)轎車的數(shù)量日漸增長，但是城市化的進(jìn)程卻追不上人民追求品質(zhì)生活的步伐，停車場的缺乏、停車管理的落后、停車安全的普及不完善等等時時刻刻都在影響著市民的生活與安全。本文將通過對市區(qū)內(nèi)擁有管理系統(tǒng)的停車場進(jìn)行分析，針對目前面臨的城市民生問題開發(fā)了一套智能停車管理系統(tǒng)，該智能停車管理系統(tǒng)是一款基于Qt平臺的管理系統(tǒng)其最大的平臺優(yōu)勢在于擁有跨平臺性，這樣就可以大大降低了開發(fā)人員所需要的工作量。該智能停車管理系統(tǒng)首先利用極端及視覺識別技術(shù)來識別圖像中的車牌，然后利用MySQL對數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化管理達(dá)到管理信息的目的。第一章概述1.1研究背景及意義經(jīng)過改革開放的不斷推進(jìn)，中國的汽車行業(yè)實現(xiàn)了飛速的發(fā)展，同時國外資本的投入推動了中國汽車工業(yè)的發(fā)展，越來越多的日本以及韓國的企業(yè)開始逐漸步入中國汽車市場，現(xiàn)在如果你漫步在中國的街頭上，能夠發(fā)現(xiàn)很多合資汽車，其推動了城市中機(jī)動車數(shù)量的大幅增加。另外，自21世界開始，我國GDP的增長速度不斷提升，其總量已然高于日本，是世界第二大經(jīng)濟(jì)體，僅落后于美國。隨著我國人均GDP的大幅增長，大多數(shù)人的生活達(dá)到小康水平，口袋里的錢富裕了大部分人就會選擇提升自己的生活質(zhì)量，很多家庭開始購買家用車來代步，有少部分家庭甚至還會購買多部汽車。和轎車數(shù)量逐步增長的現(xiàn)象形成鮮明對比的是，城市化的不斷推進(jìn)，城市建筑建設(shè)在持續(xù)發(fā)展，然而停車場的車位數(shù)量并未出現(xiàn)較大的提升，進(jìn)而出現(xiàn)了停車難的問題，隨著時間的推移讓這個問題逐漸變成了人民矛盾問題。和工業(yè)化發(fā)達(dá)國家相比，我們和他們的差距也非常明顯，以美國為例，其早在上個世紀(jì)70年代就開始大力發(fā)展硬件智能化，一個個高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，無論是軟件、硬件、芯片技術(shù)、EDA仿真技術(shù)等。隨著科技的快速發(fā)展，美國應(yīng)對城市化中停車難問題也做了很多開創(chuàng)性工作，20世紀(jì)80年代更是達(dá)到了研究頂峰，一個個頂尖研究型大學(xué)加入到智能停車的領(lǐng)域，提出了若干開創(chuàng)性建議。其中，MIT提出的智能化停車方案更加超前，其主要的思路在于構(gòu)建一個基于人工智能的停車系統(tǒng)，全程無需參與，這個是最早的AI方案。歐洲的智能化停車方案也是非常豐富，德國的工業(yè)化是世界數(shù)一數(shù)二的，其國內(nèi)頂尖工業(yè)大學(xué)慕尼黑工大提出基于旋轉(zhuǎn)分布式停車管理系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的最大特色在于可以將汽車停放到空中，無需占用陸上停車空間，極大地優(yōu)化了有限的陸上資源，能夠充分利用并提升城市土地的利用率，確保國家的資源不會浪費(fèi)。1.2停車目前存在的現(xiàn)況國家每一天都在努力進(jìn)步，這也不斷加速了城市化進(jìn)程的腳步，同時也讓人民的口袋日益豐滿。當(dāng)國家的人民不再為生活發(fā)愁的時候就是人民追求生活的質(zhì)量好壞的開始，這就是許多人一開始就把目光投向了便利快捷的私家車的原因，因為相較于還是非常高昂的房價來說普通且便宜的小轎車成為人民的首選，但是日益增長的私家車數(shù)量已經(jīng)讓城市的交通環(huán)境漸漸惡化。就當(dāng)前狀況而言性質(zhì)城市中越來越突出、也是人們越來越需要解決的問題就是停車?yán)щy和停車難以管理的問題，停車難也成為新的"城市病"。但是根據(jù)長時間觀察以來，許多中小型城市的政府和市民們對于停車?yán)щy和停車難以管理這個問題缺乏關(guān)注和重視；但是對于大城市來說這已經(jīng)是一個刻不容緩的必須盡快解決的大問題。除此之外，現(xiàn)階段的城市建設(shè)基本上都缺少完整的規(guī)定和體制去進(jìn)行停車的管理，應(yīng)該更加全面、更加嚴(yán)厲、更加的重視停車管理缺乏力度和完善的違章停車處罰措施這個問題；由于力度與處罰的規(guī)章和普及不完善，使得廣大的城市居民隨地亂停、違章停車的現(xiàn)象十分常見，對于遵守停車規(guī)范停車管理的理念較為單薄，最終導(dǎo)致市民對于遵紀(jì)守法、安全停車的意識較為薄弱，經(jīng)常在無意識的情況下多次違反規(guī)定隨意停車?？偠灾?，如今在城市中存在的最大問題也是最需要解決的問題就是車主占用各種道路隨意停車，最嚴(yán)重的甚至占用消防通道進(jìn)行停車。如果隨地亂停車的問題不能處理得當(dāng)，不僅會增加城市日常交通的負(fù)荷，而且還會在某種意義上阻礙城市經(jīng)濟(jì)社會的效率。[15]王慧.我國停車管理法律問題研究[D].東南大學(xué)，2015.就目前而言，由于我們國家現(xiàn)階段的停車場管理系統(tǒng)及章程相較于發(fā)達(dá)國家來說總體上是處于相當(dāng)落后的階段，根據(jù)調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)許多城市的停車場絕大部分還在以人工管理為主的方式管理措施，其中最為大家知曉的也是最常見的管理措施就是在一塊空閑的空地上用磚頭砌好圍墻，然后留出一個口當(dāng)作停車場的出入口，停車場的收費(fèi)人員就站在或坐在門口進(jìn)行收費(fèi)和放行，這樣不僅效率和錯誤率非常低下也有著非常大的安全隱患；有些車的車主實在找不到空余的停車位，最后自暴自棄的直接把車輛停放在行車道路兩旁或者堵著其他車輛的進(jìn)出口停車，最糟糕的是停在消防車道上，這樣一來不僅嚴(yán)重阻塞城市交通，也有著非常大的交通安全隱患，并且這也是非常不道德的行為。以上是大部分中小城市的現(xiàn)狀，雖然有很多這樣臨時搭建的停車場但是也有一些停車場存在完善的收費(fèi)和計時系統(tǒng)。雖然這些停車場擁有的收費(fèi)計時系統(tǒng)可是卻沒有與車輛安全相關(guān)的的保護(hù)措施，這就會導(dǎo)致車主無法了解實時了解自己已經(jīng)置于停車位上的車輛狀況，當(dāng)出現(xiàn)偷車盜車的情況無法第一時間做出挽救。除此之外，但車主需要將自己的車輛停在一個停車場內(nèi)而自己去往外地，車主將會無法知道自己的車輛現(xiàn)狀與收費(fèi)累計金額達(dá)到了多少，這些都只能等待車主從外地回來，親自去到停車場拿車后才能查詢到一些信息，整個過程非常的麻煩和繁瑣，這也讓車主寧愿將車輛寄放在熟人的附近讓熟人幫忙照顧也不愿停到專門的停車場內(nèi)。[7]張紅兵，周小芳.對我國城市交通擁堵現(xiàn)狀及思考[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2012，23(02)：104+100.1.3課題設(shè)計內(nèi)容自從我們國家改革開放以來，國家的經(jīng)濟(jì)水準(zhǔn)隨著時間的推移開始蓬勃發(fā)展，這使得我們國家的居民生活水平從一開始的貧窮逐步邁向安穩(wěn)的小康生活，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展讓我國人民的生活越來越富足，就連汽車也已經(jīng)從以前根本不敢想的奢侈品逐步轉(zhuǎn)化變?yōu)槿藗內(nèi)粘３Ｒ娗页Ｓ玫某鲂写焦ぞ?，這一質(zhì)的變化使得我們國家的汽車保有量已經(jīng)在全世界所有的國家中飆升至第二位。又因為我國特有的城市發(fā)展方針，停車場對于城市的交通和日常來說已經(jīng)是必不可缺，且是一個重中之重的存在了。但是還是有很多城市即將或已經(jīng)面臨停車位稀少、車多于位導(dǎo)致隨地亂停的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象將會阻礙今后的城市發(fā)展，同時也會給城市帶來不必要的安全隱患。作為公路交通系統(tǒng)中的重要成員，停車場發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上汽車的發(fā)展速度，這已經(jīng)無法滿足人們對日常停車的需求。[32]鮮曉婷.停車場車牌識別系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2020.城市停車難問題主要問題在于：首先，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人均可支配收入的不斷提升，家庭購置的汽車在不斷變多；其次，隨著城市化的不斷發(fā)展，城市建筑建設(shè)的推進(jìn)占據(jù)了很多停車場，停車場的數(shù)目不斷減少，進(jìn)而其不能滿足人們不斷增長的停車需求，同時停車場的智能化程度低致使停車場不能及時處理車輛的進(jìn)出和繳費(fèi)，還是需要人工進(jìn)行一定的輔助。此前傳統(tǒng)的人工管理停車模式已然不符合時代的發(fā)展需要，為此，我們隨著信息化的發(fā)展，構(gòu)建智能化的停車場管理系統(tǒng)是一個擺在城市管理者面前一個緊要的問題，智能化停車概念進(jìn)入人們的視野。在分析當(dāng)前城市停車場管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過針對城市中停車場存在的停車?yán)щy、找車位更困難的問題上，通過應(yīng)用Qt平臺進(jìn)行智能停車場管理系統(tǒng)的開發(fā)規(guī)劃。對于Qt平臺來說，其最突出的優(yōu)點是包含有跨平臺性，能夠大幅節(jié)約開發(fā)者的時間和精力，減少其工作量。其主要的特色功能在于停車的智能化技術(shù)：首先，基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)MySQL，開展數(shù)據(jù)的信息化管理；然后，就是對停車人員的身份進(jìn)行分級。例如推行會員制，針對停放車輛的人員身份進(jìn)行等級的劃分，每個等級所擁有的權(quán)限也會存在差異，獲得的權(quán)限越多，進(jìn)而待遇也就越佳；；最后，智能化停車系統(tǒng)可以對進(jìn)入的車輛進(jìn)行自動扣費(fèi)，全程無需人員的干預(yù)，真正實現(xiàn)了智能停車的需求。文章的主題是智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)Qt進(jìn)而進(jìn)行智能化停車管理系統(tǒng)的規(guī)劃以及模擬，其主要部分分為前端操作界面、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、智能語音提示系統(tǒng)、智能一體化繳費(fèi)和充值系統(tǒng)。前端操作界面自帶賬號校驗功能，系統(tǒng)上電啟動后，必須要進(jìn)行用戶名和密碼雙重鑒權(quán)認(rèn)證，前端系統(tǒng)利用加密校驗的方式針對用戶所填寫的用戶名以及密碼對比底層的中央數(shù)據(jù)庫控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，，若符合要求，智能化停車系統(tǒng)才能主操作界面。其次，智能語音提示功能開啟工作模式，語音的加入極大地方便了來往的停車車主，智能化程度明顯提升。第二章軟件總體方案設(shè)計對于智能停車場管理系統(tǒng)的軟件平臺，其前端操作頁面的總體功能的達(dá)成依靠Qt軟件框架。其最大的特色在于Qｔ的跨平臺功能。能夠進(jìn)行一次的開發(fā)以及多次的編譯，同時也能夠?qū)Χ嗥脚_出現(xiàn)的問題進(jìn)行化解。后端數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)重點依賴MySQL，Qt以及MySQL均屬于面向社區(qū)開源的開發(fā)軟件，能夠按照GPL協(xié)議實現(xiàn)自定義開發(fā)。在軟件版本選擇上，Qt選用Qt5.6版本，之所以選擇Qt5.6，其主要原因：其一，Qt5.6是Qt自Qt4以來，最新維護(hù)和升級版本，長期提供軟件維護(hù)和支持；其次，Qt5.6支持的樣本開發(fā)范例也很多，便于我們很快上手開發(fā)管理系統(tǒng)。2.1Qt技術(shù)簡介2.1.1Qt主要特性由挪威TrollTech公司開發(fā)的Qt是一個跨平臺的C++圖形用戶界面庫，目前包括Qt/X11、基于Framebuffer的Qt/Embedded、快速開發(fā)工具QtDesigner以及國際化工具QtLinguist等。Qt的主要特點有：面向?qū)ο螅苋菀讛U(kuò)展，并且允許真正的組件編程；對各個模塊進(jìn)行了良好的封裝，使各模塊可重用性較好。2.1.2Qt編程機(jī)制簡介（1） Qt系統(tǒng)的信號與槽機(jī)制簡介Qt的一個中心特征是信號/槽機(jī)制，并且也是Qt與其它工具包的最不相同的部分。在圖形用戶界面編程中，窗口部件的一個變化被通知給另一個窗口部件。Qt的信號與槽機(jī)制是不同的。Qt的信號與槽均以函數(shù)形式出現(xiàn)，并且窗口部件有很多預(yù)定義的信號。Qt的槽其實就是一個能夠被調(diào)用處理特定信號的函數(shù)。（2） Qt元對象系統(tǒng)用來處理對象間通訊的信號/槽機(jī)制、運(yùn)行時的類型信息和動態(tài)屬性系統(tǒng)的是Qt中的元對象系統(tǒng)。它基于下列三類：QObject類、類聲明中的私有段中的Q_OBJECT宏、元對象編譯器（moc）。moc讀取C++源文件。如果它發(fā)現(xiàn)Q_OBJECT宏在其中包含一個或多個類的聲明中存在，那么它就會給含有Q_OBJECT宏的類生成另一個含有元對象代碼的C++源文件。這個生成的源文件可以被類的源文件包含到或者和這個類的實現(xiàn)一起編譯和連接。2.2MySQL技術(shù)簡介2.2.1概述MySQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的開發(fā)者是瑞典公司MySQLAB，屬于Oracle旗下產(chǎn)品。在當(dāng)前，其在關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系系統(tǒng)中被應(yīng)用的頻率最高。對于WEB應(yīng)用程序上，其是最佳的RDBMS（關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）應(yīng)用程序軟件之一。MySQL屬于一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫在各表中進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，并不會在一個大型倉庫中進(jìn)行全部數(shù)據(jù)的保存，進(jìn)一步提升了速度以及靈活性。對于MySQL所應(yīng)用的SQL語言，這一規(guī)范化語言在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問中應(yīng)用廣泛。MySQL軟件利用雙重授權(quán)策略，包含了兩個版本，即社區(qū)與商業(yè)版本。因為其占用空間小，效率高，并且成本較低，開源，進(jìn)而很多中小型網(wǎng)站對其的應(yīng)用較多，所以，此類網(wǎng)站的開發(fā)設(shè)計一般會選擇其作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫。2.2.2管理工具可以使用命令行工具管理MySQL數(shù)據(jù)庫（命令mysql和mysqladmin)，也可以從MySQL的網(wǎng)站下載圖形管理工具M(jìn)ySQLAdministrator,MySQLQueryBrowser和MySQLWorkbench。2.3軟件整體方案設(shè)計文章的主題是智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)Qt進(jìn)而進(jìn)行智能化停車管理系統(tǒng)的規(guī)劃以及模擬，主要部分分為前端操作界面、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、智能語音提示系統(tǒng)、智能一體化繳費(fèi)和充值系統(tǒng)。前端操作界面自帶賬號校驗功能，系統(tǒng)上電啟動后，必須要進(jìn)行用戶名和密碼雙重鑒權(quán)認(rèn)證，前端系統(tǒng)利用加密校驗的方式針對用戶所填寫的用戶名以及密碼對比底層的中央數(shù)據(jù)庫控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，若符合要求，智能化停車系統(tǒng)才能主操作界面。其次，智能語音提示功能開啟工作模式，語音的加入極大地方便了來往的停車車主，智能化程度明顯提升。本文的整體規(guī)劃方案框架見下圖2-1。圖2-1停車場智能管理系統(tǒng)的總體設(shè)計方案第三章系統(tǒng)詳細(xì)分析與設(shè)計3.1軟件需求分析本文的主題是智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)Qt進(jìn)而進(jìn)行智能化停車管理系統(tǒng)的規(guī)劃以及模擬，包括前端操作界面、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、智能語音提示系統(tǒng)、智能一體化繳費(fèi)和充值系統(tǒng)。前端操作界面自帶賬號校驗功能，系統(tǒng)上電啟動后，必須要進(jìn)行用戶名和密碼雙重鑒權(quán)認(rèn)證，前端系統(tǒng)利用加密校驗的方式針對用戶所填寫的用戶名以及密碼對比底層的中央數(shù)據(jù)庫控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，若符合要求，智能化停車系統(tǒng)才能主操作界面。其次，智能語音提示功能開啟工作模式，語音的加入極大地方便了來往的停車車主，智能化程度明顯提升。3.2軟件詳細(xì)設(shè)計在軟件工程中，軟件開發(fā)的流程中涉及到了詳細(xì)設(shè)計。其為一個輪廓設(shè)計的細(xì)化，也就是對各模塊進(jìn)行具體的規(guī)劃，進(jìn)而達(dá)成算法以及所需局部結(jié)構(gòu)。（1）程序流程圖。也叫做程序框圖，屬于一類描述程序邏輯結(jié)構(gòu)的工具，并且其應(yīng)用最為普遍。（2）盒圖。即方框圖，其屬于一類強(qiáng)制應(yīng)用結(jié)構(gòu)化構(gòu)造的圖示工具。（3）PAD圖。PAD是一種改進(jìn)的圖形描述方式，可以用來取代程序流程圖，PAD相較于程序流程圖更加直觀，且結(jié)構(gòu)更清晰。（4）PDL。PDL也叫做偽碼或結(jié)構(gòu)化語言，通常在對模塊內(nèi)部的詳細(xì)算法進(jìn)行介紹時使用，進(jìn)而幫助開發(fā)者開展準(zhǔn)確的溝通。3.2.1前端系統(tǒng)前端系統(tǒng)將用戶輸入的用戶名和密碼通過加密校驗的方式和底層的中央數(shù)據(jù)庫控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，若符合要求，智能化停車系統(tǒng)才能主操作界面。賬號和密碼都是英文字符組成，但是要求必須符合特定的規(guī)則，且密碼長度和字符組成必須要符合密碼正則規(guī)則。文章所設(shè)計的智能停車場管理系統(tǒng)前端系統(tǒng)登錄邏輯框架見下圖3-1。圖3-1前端系統(tǒng)登錄邏輯框架3.2.2車牌識別功能本文中的智能停車場管理系統(tǒng)能夠通過對輸入的圖像進(jìn)行智能識別功能，這樣可以大大降低人工的識別錯誤率，將工作人員從繁重的識別任務(wù)中解放出來，其整體識別結(jié)構(gòu)是基于請求和應(yīng)答機(jī)制，前端智能管理界面拍攝車頭的圖像后，將其壓縮和加密后，發(fā)送到車牌識別服務(wù)器管理系統(tǒng)進(jìn)行處理，處理完成后，將識別的車牌號碼返回到前端軟件界面，其框架如圖3-2所示。圖3-2車牌識別子系統(tǒng)邏輯框架3.3軟件UI設(shè)計3.3.1設(shè)計原則設(shè)計原則主要包含：1.簡易性界面首要就是簡潔?？梢允沟糜脩粼谧疃虝r間內(nèi)理解并應(yīng)用產(chǎn)品，通過對產(chǎn)品的應(yīng)用進(jìn)一步提升對其的認(rèn)識，另外降低用戶選擇出現(xiàn)問題的概率。2.用戶語言界面中要求對用戶日常所用語言進(jìn)行應(yīng)用，不可以使用游戲或是軟件規(guī)劃人員所用的難以理解的語言。3.記憶負(fù)擔(dān)最小化由于人腦并非是包含永久保存能力的電腦，因而在對頁面進(jìn)行設(shè)計的過程中，要求基于人類大腦信息處理的上限。對于人類來說，其短期的記憶有限并且缺乏穩(wěn)定性，多數(shù)人在24小時中有著25%左右的遺忘率。因而對于多數(shù)用戶來說，進(jìn)行信息的瀏覽相較信息的記憶難度更小。4.一致性對于一個出色的頁面來說，一致性是必要的特征。頁面結(jié)構(gòu)要求清楚明白，另外在風(fēng)格上和產(chǎn)品內(nèi)容相同，進(jìn)而方便用戶進(jìn)行信息接收。5.明確性在視覺效果上能夠讓用戶便于理解和使用。6.用戶的熟悉程度用戶能夠利用從新手教程中得到的知識來對頁面進(jìn)行應(yīng)用，并且其需要處于一般的常識范圍。7.從用戶習(xí)慣考慮想用戶所想，做用戶所做。用戶總是按照他們自己的方法理解和使用。8.排列頁面排列有序并且規(guī)劃合理，能夠方便用戶進(jìn)行應(yīng)用。9.安全性用戶可以按照自身喜好進(jìn)行選擇，另外選擇均為可逆的。當(dāng)使用者進(jìn)行的選擇存在較高的危險性的情況下，信息介入系統(tǒng)，進(jìn)行出現(xiàn)提示。10.靈活性簡要來說也就是可以提升用戶應(yīng)用的便捷性，減少其使用難度的頁面，然而和以上的描述存在差異。其包含有互動多重性，然而并不只是單一的工具(涉及到鼠標(biāo)、鍵盤或手柄、界面)。11.人性化人性化主要通過高效率以及用戶滿意度進(jìn)行反映。因此需要擁有專家級至初級玩家跨度的系統(tǒng)，也就是用戶能夠按照自身喜好開展個性化頁面的制定，并且對所設(shè)計的頁面進(jìn)行保存。3.3.2系統(tǒng)登錄界面UI設(shè)計依據(jù)UI設(shè)計準(zhǔn)則，本文的前端系統(tǒng)登錄界面主要包含兩個參數(shù)，第一個是用戶賬號名，其次是賬號對應(yīng)的密碼，因此基于QtDesigner所規(guī)劃的登錄頁面涉及到兩個QLabel以及QLineEdit控件，詳細(xì)的頁面見下圖3-3。圖3-3智能停車場管理系統(tǒng)登陸界面3.3.3系統(tǒng)主界面UI設(shè)計在智能停車場管理系統(tǒng)的主界面中涉及到的模塊為站內(nèi)監(jiān)控畫面模塊、車牌識別圖像處理模塊、公告牌模塊、在站車輛列表模塊以及站內(nèi)排隊隊列模塊。其UI設(shè)計最終效果如圖3-4所示。圖3-4智能停車場管理系統(tǒng)UI設(shè)計最終效果界面3.3.4系統(tǒng)車牌識別UI設(shè)計圖3-5智能停車場管理系統(tǒng)車牌識別3.3.5車輛進(jìn)站動畫UI設(shè)計圖3-6智能停車場管理系統(tǒng)車輛進(jìn)站動畫3.3.6系統(tǒng)關(guān)于界面UI設(shè)計文章中的智能停車場管理系統(tǒng)基于人體工程學(xué)角度，開展UI設(shè)計，最終所得的Qt智能停車場管理系統(tǒng)軟件的頁面見下圖3-7：圖3-7智能停車場管理系統(tǒng)軟件界面第四章系統(tǒng)車牌識別功能軟件實現(xiàn)4.1汽車牌照的特征汽車牌照作為車輛的唯一標(biāo)識，其特征也就成為車牌定位的重要參考依據(jù)。車輛牌照的特征有形狀特征、字符特征和灰度變化特征等。車牌定位系統(tǒng)在處理這些特征時將會應(yīng)用到計算機(jī)視覺處理技術(shù)。(1)形狀特征標(biāo)準(zhǔn)車牌的寬、高、以及寬高比一定。車牌邊緣為線段環(huán)繞的規(guī)則矩形，其大小的變化范圍確定。(2)字符特征對于一個標(biāo)準(zhǔn)的車牌，其第一位就是所在省份的簡稱，共計31個字符(不考慮軍、警車)；第二位是英文字母(排除“I”)總計為25個英文大寫字母，之后的兩位是英文字母或阿拉伯?dāng)?shù)字(字母不包括字母“I”以及“O”)，各有34個字符；最末三到四位均為數(shù)字。進(jìn)行車牌圖像的拍攝通常處于比較復(fù)雜的情境下，而車牌因為充分融入較為復(fù)雜的車身背景，并且其在應(yīng)用中會出現(xiàn)磨損以及灰塵的遮擋，另外還有進(jìn)行拍攝的裝置的應(yīng)用和拍攝角度的差異化，進(jìn)而所得到的圖像中車牌通常會出現(xiàn)較大的變化，怎樣能夠在復(fù)雜背景下對車牌的位置進(jìn)行精準(zhǔn)以及快速的識別成為一個難題。4.2車牌識別的起源與發(fā)展相較于國內(nèi)，在很早的時候國外對于車牌識別產(chǎn)品的開發(fā)就已經(jīng)起步并且比我國早研究出一系列車牌識別產(chǎn)品，例如SeeCar系列產(chǎn)品在美國就有較為廣泛的進(jìn)行應(yīng)用，并且可以識別好幾個不同國家車牌，而這個系列就是由以色列Hi-TechSolutions公司研制出來的；還有同樣屬于以色列的Zamir開發(fā)的"All-in-One"產(chǎn)品LaneController，該產(chǎn)品集成了識別算法處理器、車輛檢測器、圖像傳感器與近紅外光LED照明于一體，這些優(yōu)秀的性能讓LaneController在歐洲許多國家得到應(yīng)用；IMPS系統(tǒng)是一個綜合的多通道系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在馬來西亞和新加坡是一個用以識別移民的關(guān)卡，而這道關(guān)卡則是由新加坡的Optasia公司研發(fā)設(shè)計而成。通過查找資料可以知道國外的車牌基本都有一個模板，而且這些模板基本上都大同小異沒有太大的區(qū)別，而這些基本上都是由字母與數(shù)字組合而成的車牌字符也非常容易被系統(tǒng)識別。但是相較于國外簡單統(tǒng)一的車牌我國由于國土遼闊從而導(dǎo)致我們的的車牌不僅有字母和數(shù)字的排律組合，甚至車牌組成的開頭還有著代表各個地區(qū)的漢字，這也是讓識別難度大幅度提升的原因。我國也有許多企業(yè)知難而上研究出各種系列產(chǎn)品，例如在國內(nèi)有能識別不同國家及地區(qū)的車牌號碼的慧光（VECON）系列產(chǎn)品，其中也包括車牌上帶有漢字的中國車牌，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)了解到自從慧光投入并使用后協(xié)助警方查獲了大量位于中港邊境的被盜車輛。而慧光就是由亞洲視覺研發(fā)而成的的系列產(chǎn)品；另一款產(chǎn)品是位于北京的漢王科技利用了DSP嵌入式一體化結(jié)構(gòu)從而研發(fā)出了"漢王眼"，本地數(shù)據(jù)采集、識別、存儲在"漢王眼"看來是一項非常容易地工作，"漢王眼"系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)時情況需求上傳相關(guān)數(shù)據(jù)，這樣不僅可以大大減少數(shù)據(jù)傳輸量，還能提高系統(tǒng)的實時性；最后昆明利普視覺提供的車牌識別通用軟件模塊能夠不依靠于某一個特定的硬件設(shè)備，從而可以由用戶或系統(tǒng)集成商根據(jù)自己的需求來自行購買，其軟件成本十分低廉，所以能夠在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。通過觀察以上列舉出的國內(nèi)外車牌識別產(chǎn)品并進(jìn)行總結(jié)，我們不難看出這些車牌識別產(chǎn)品和方法可以分為三種類型：第一種類型、成像的光學(xué)條件不同。它可以分為兩種不同的模式：自然光和紅外光成像；第二種類型，來自軟件和硬件架構(gòu)的差異。一個是軟件和硬件的集成，另一個是開放的軟件和硬件系統(tǒng)；第三種類型、車牌識別系統(tǒng)的觸發(fā)方法。一種觸發(fā)方式是外圍觸發(fā)，另一種觸發(fā)方式是視頻觸發(fā)。綜上所述我們不難發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外所有車牌識別產(chǎn)品，不管這些產(chǎn)品如何分類，它們都有一個共同的特點：都是通過識別算法來處理車牌圖像最后根據(jù)自身的特點來完成最后的識別車牌圖像功能。因此，我們就獲得了一個非常的重要發(fā)現(xiàn)，即整個自動識別系統(tǒng)的核心就是識別算法。隨著世界科技不斷地進(jìn)步，目前全世界各個國家都已經(jīng)開發(fā)出許多用于自己國內(nèi)或者出口到國外的用于定位車輛牌照或其他牌照的方法，其中比較典型的方法有：自適應(yīng)邊界搜索法、基于Hough變換和反變換尋求車牌邊框的方法、基于二值圖像的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法、基于矩形特征的adaboost算法、基于圖像彩色信息的方法、基于紋理分析的方法、基于水平或垂直方向的邊緣圖像投影的方法等。這些多種多樣的方法都是吸取前人的經(jīng)驗和自身的需求從而研發(fā)出來的適合自己的車牌定位方法，每種車牌定位方法都有著自己的適用性與不足之處。但是通過在網(wǎng)上的搜尋，我找到了一個新型車牌定位方法。該方法擁有兩個步驟：步驟一、進(jìn)行牌照區(qū)域的粗定位。在牌照區(qū)域粗定位階段，該方法利用了紋理分析法和灰度垂直投影法并綜合了這兩個方法的優(yōu)點，也就是說，首先利用車牌區(qū)域中字符紋理豐富化的獨(dú)特特征，從這獨(dú)特特征中提取若干個車牌候選區(qū)域，然后利用車牌區(qū)域的垂直投影特征，進(jìn)一步分析車牌候選區(qū)域從而提取出真正的車牌區(qū)域；步驟二、車牌區(qū)域粗定位完成之后就會進(jìn)行拍照區(qū)域的精確定位。在車牌區(qū)域精確定位階段，該車牌定位方法為了修正牌照邊界專門設(shè)計了一個基于閉環(huán)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的算法，其中紋理分析中閾值參數(shù)選取的尋優(yōu)問題可以在反饋回路中的自校正器中得到解決，從而提高牌照定位的精度降低不必要的錯誤率。作者通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炞C明，這種方法對于在各種光照條件下，車牌本身很臟或車牌傾斜或扭曲等特殊情況下所收集的車輛車牌都能取得較好的車牌圖像定位效果。[33]應(yīng)宏微,宋加濤,楊忠秀,任小波.車牌定位算法研究[J].電視技術(shù),2007(01):79-82.4.3車牌定位的原理車牌識別過程中常用的算法如下(1)特征提?。禾崛∷交叶忍兲卣鳌?jīng)過了水平平滑的灰度圖像，選取適當(dāng)閾值T，將每一行各像素與其前一像素比較，若灰度差絕對值超過T，則記為l，否則記為0，從而完成對灰度圖像進(jìn)行水平方向灰度跳變特征的提取。(2)水平方向粗定位：關(guān)于所形成的二值圖像，基于先驗知識，也就是圖像中車牌位置以下部分相較以上部分干擾較小，從而對從下往上的行搜索方法進(jìn)行應(yīng)用。(3)垂直方向粗定位：設(shè)由(2)切割出來的圖像為A，對A進(jìn)行除噪處理后。先用1個與A等高度、寬度與高度相同的矩形框體B對A從左至右遍歷搜索，若B中1值像素之和與B中全部像素之比大于一定閾值時，記錄此時列位置為y1，然后用同樣方式從右之左搜索，獲得列位置y2。用y1與y2對A切割，完成垂直方向的粗定位。(4)精確定位：在以往的車牌識別方法中，Hough變換線檢測一般只用于車牌矯正，實際上Hough變換線檢測更可用來做車牌定位。4.4基于紋理特性的車牌定位圖像邊緣均為灰度不連續(xù)的點，或是灰度值或色彩急劇變化之處，所以能夠通過微分運(yùn)算開展圖像邊緣的測驗工作，即通過相關(guān)的銳化模板來開展圖像的卷積運(yùn)算，進(jìn)而對圖像邊緣進(jìn)行檢測。因為車輛圖像中的背景區(qū)域邊緣并不多，但是車牌區(qū)域邊緣信息較多，因此基于這一特征，在對車輛區(qū)域和背景區(qū)域進(jìn)行分離時能夠通過邊緣檢測算法來達(dá)成。下圖即為幾類比較常見的微分算子模板以及相應(yīng)的算子特點。由分析可以得出，Sobel算子由于不像普通算子那樣用兩個像素的差值，而是引人了加權(quán)平均因素，對圖像中的隨機(jī)噪聲起到了一定的平滑作用，而且它是相隔兩行或者兩列的差分，故邊緣兩側(cè)元素得到了增強(qiáng)，邊緣顯得粗而亮，其對邊緣定位的精度相對較高。Sobel算子的缺點是得到的邊緣不連續(xù)，封閉性不好并且對噪聲敏感，其缺點可以運(yùn)用形態(tài)學(xué)運(yùn)算進(jìn)行彌補(bǔ)。卷積運(yùn)算如下：若，說明像素點處有垂直方向的邊緣通過，反之則為有水平方向的邊緣通過。如果像素點處的像素值滿足下面兩個條件組之一時，則判斷它為邊緣像素點，該點在輸出的邊緣圖像中用“0”表示；否則判斷該點為非邊緣像素點，在輸出的邊緣圖像中用“1”表示。條件組一：①②③④條件組二：①②③④假設(shè)圖像的行數(shù)和列數(shù)分別為和，為邊緣圖像中點的值。其中基于以下式子進(jìn)行計算，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)在原本的灰度圖像中進(jìn)行其邊緣的取出以及表達(dá)。4.5車牌字符分割技術(shù)簡介字符分割就是把牌照上的字符分割成一個個單個的字符，傳統(tǒng)的字符分割方法有投影法。投影法是指：先自下由上對圖像進(jìn)行掃描，遇到第一個白色點，記錄下來。在自上由下進(jìn)行逐行掃描，這樣就得到圖像的大致高度，再從左至右掃描，當(dāng)碰到第一個白色點時，作為字符起點，繼續(xù)掃描直到?jīng)]有白色象素點時作為第一個字符的終點，然后繼續(xù)按這種方法掃描，直至全部掃描完畢。求垂直投影的最小值求垂直投影的最小值計算字符上升點計算谷寬度取閾值求垂直投影的平均值輸出分割字符計算字符距離找到字符中心位置圖4-1車牌分割的opencv算法流程圖4.6車牌識別原理深度學(xué)習(xí)作為機(jī)器學(xué)習(xí)的新發(fā)展方向，他的神經(jīng)結(jié)構(gòu)模擬人腦的學(xué)習(xí)來處理數(shù)據(jù)，而深度則是從輸入層至輸出層的路徑長短。單體神經(jīng)元含有三種信號，如圖2-1所示。其中左上至左下的x是輸入數(shù)據(jù)，它右邊的w是權(quán)值，求和下方的b叫偏置項。然后將求和后的結(jié)果由激活函數(shù)f得到結(jié)果y，因此輸出值：（2-2）圖4-2神經(jīng)元結(jié)構(gòu)圖圖4-2即為深層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，其中最左、右列對應(yīng)為輸入層和輸出層，其余均為隱藏層。因此，更多的隱藏層可以幫助我們設(shè)計更多的對數(shù)據(jù)處理的方式，更具有實際應(yīng)用價值。圖4-3深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4.6.1神經(jīng)元模型在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，神經(jīng)元即為其基礎(chǔ)單元，可以進(jìn)行信息的處理，并且包含三種基本模型:激勵單元:約束神經(jīng)元，讓輸出值處于[0.1]之間。求和單元:開展突觸加權(quán)累加，通常對輸入信號以及神經(jīng)元所對應(yīng)的突出權(quán)重。突出單元:由權(quán)重參數(shù)作為基本組成。4.6.2卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于人類視覺神經(jīng)感知系統(tǒng)，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前饋類型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型產(chǎn)生。4.6.3卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)對于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來說，其為前饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用到一般的框架，然而對于多層感知器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行了完善，此外其主要對圖像的測試以及辨識提供幫助。其整體結(jié)構(gòu)如圖4-4所示。圖4-4卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖4.7車牌識別網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化求解算法4.7.1概述在對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化最小值的相關(guān)問題進(jìn)行深層的學(xué)習(xí)過程中，總期望由某一點出發(fā)，進(jìn)行一個能夠使目標(biāo)函數(shù)值下降最快的方向的選定，之后通過最快的速度到達(dá)極小值點。按照這樣的思路，在1847年，法國數(shù)學(xué)家柯西（Cauchy）進(jìn)行了梯度下降法的提出，之后Curry等人針對其進(jìn)行了進(jìn)一步的探討，并收獲頗多?，F(xiàn)今科研人員進(jìn)行優(yōu)化求解時對于這一方法的應(yīng)用也最多。4.7.2梯度下降算法最速下降方向考慮無約束問題其中，函數(shù)一階連續(xù)可微。函數(shù)在點處沿方向的變化率用方向梯度來描述，方向梯度等于梯度與方向的內(nèi)積，即因此，優(yōu)化函數(shù)在點處的下降最快的方向，可以概括為求解如下非線性規(guī)劃問題：由Schwartz不等式，可得去掉絕對值符號可得有上式可得，當(dāng)成立時，目標(biāo)函數(shù)在處的方向變化率最小，即負(fù)梯度方向為最速下降方向。特別地，在不同尺度下的最速下降方向是不同的，上述是向量的歐式范數(shù)不大于1的約束條件下推出的，其屬于歐式度量意義下的最速下降方向。在梯度下降算法中，對權(quán)值向量的連續(xù)調(diào)整是利用梯度下降實現(xiàn)，記為因此，梯度下降的一般表示為從迭代到的過程中修正為其中，是一個正常量，即步長或?qū)W習(xí)率；是出的梯度向量。梯度下降法收斂到最優(yōu)解很慢，另一方面，學(xué)習(xí)率參數(shù)的選擇對收斂速度有很大的影響：當(dāng)較小時，由于的軌跡是平滑曲線，其響應(yīng)平緩；當(dāng)較大時，由于的軌跡是震蕩的；當(dāng)超過每一個閾值時，算法發(fā)散。4.7.3最小均方算法最小均方算法是以代價函數(shù)為基礎(chǔ)，即其中，是時刻的誤差，對對權(quán)值向量微分得若假設(shè)運(yùn)行于線性神經(jīng)元，則有則可得最后可得最小均方誤差的公式為第五章軟件測試與分析5.1軟硬件平臺本文所用的硬件配置如表5-1所示。表5-1硬件配置CPUInteli5-45903.30GHz內(nèi)存大小8G顯卡NVIDIAGTX1060顯存容量6G在軟件上配置如表5-2所示。表5-2軟件配置操作系統(tǒng)Windows7旗艦版Qt版本Qt5.65.2軟件測試5.2.1概述隨著軟件的出現(xiàn)，軟件測試應(yīng)運(yùn)而生。在早期階段，軟件開發(fā)流程中的軟件規(guī)模并不大，比較簡單，同時軟件開發(fā)期間缺乏有序性，存在很強(qiáng)的隨機(jī)性，關(guān)于測試的概念涉及并不廣泛，而對于開發(fā)人員來說，其將測試看作“調(diào)試”，進(jìn)行測試主要是為了對軟件中已知問題進(jìn)行解決，常常由開發(fā)人員自己完成這部分的工作。關(guān)于檢測上的投入并不多，另外檢測介入時間較晚，一般會在代碼生成以及產(chǎn)品大體完成的情況下才會開展檢測。軟件測試已有了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1983年IEEE提出的軟件工程術(shù)語中給軟件測試下的定義,這個定義明確指出:軟件測試的目的是為了檢驗軟件系統(tǒng)是否滿足需求。它再也不是一個一次性的，而且只是開發(fā)后期的活動，而是與整個開發(fā)流程融合成一體。軟件測試已成為一個專業(yè)，需要運(yùn)用專門的方法和手段，需要專門人才和專家來承擔(dān)。5.2.2測試原則在開展計算機(jī)軟件的檢測前，第一步要求對軟件的檢測原則進(jìn)行遵循，也就是不完全原則。而所謂的不完全原則也就是如果檢測不完全以及檢測期間關(guān)聯(lián)到免疫性原則的部分比較多，則其能夠為軟件檢測提供助力。5.2.3測試方法1、靜態(tài)測試方法靜態(tài)測試方式表示軟件代碼的靜態(tài)研究測驗，其中對于數(shù)據(jù)的使用并不多，主要過程就是利用軟件開展靜態(tài)性測試。2、動態(tài)測試開展計算機(jī)動態(tài)測試能夠?qū)浖\(yùn)行發(fā)生的問題進(jìn)行測試，測試重點是軟件中動態(tài)行為缺失與否以及軟件運(yùn)行效果。3、黑盒測試黑盒測試即對軟件檢測環(huán)境進(jìn)行不可見的“黑盒”的模擬。4、白盒測試相較黑盒測試，白盒測試包含一定程度的透明性，依照軟件內(nèi)部應(yīng)用以及源代碼等開展產(chǎn)品內(nèi)部運(yùn)行流程的調(diào)試即為其原理。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題的情況下對白盒檢測法進(jìn)行應(yīng)用，開展軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究，一直到發(fā)現(xiàn)其中的問題，并對其進(jìn)行及時的處理。5.3軟件運(yùn)行效果智能公車場管理系統(tǒng)登陸界面如圖5-1所示：圖5-1智能公車場管理系統(tǒng)登陸界面圖智能公車場管理系統(tǒng)內(nèi)部管理界面、車牌檢測結(jié)果與進(jìn)站后管理列表如圖5-2所示：圖5-2智能公車場管理系統(tǒng)停車界面圖當(dāng)汽車需駛離停車場時，系統(tǒng)界面彈出的收費(fèi)框如圖5-3所示：圖5-3智能公車場管理系統(tǒng)收費(fèi)框圖參考文獻(xiàn)陸文周.Qt5開發(fā)及實例[M].電子工業(yè)出版社，20