一種基于k近鄰機(jī)器學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)傳感器智能停車檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及停車泊位狀態(tài)檢測(cè)方法，尤其涉及一種基于Κ近鄰機(jī)器學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)傳 感器智能停車檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快和汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，機(jī)動(dòng)車保有量和機(jī)動(dòng)車 交通量不斷增加，行車難、停車難已經(jīng)成為城市交通的兩大頑疾。大力發(fā)展停車場(chǎng)建設(shè)是解 決停車難的一個(gè)重要手段，但由于智能化管理水平不高，依賴于人工管理的傳統(tǒng)模式暴露 出越來越明顯的弊端。因此，能夠方便車主快速準(zhǔn)備尋找車位，整合信息化停車資源，提高 停車場(chǎng)使用效率，同時(shí)保障停車場(chǎng)行業(yè)的整體的經(jīng)濟(jì)效益的智能停車管理系統(tǒng)獲得了巨大 關(guān)注。
[0003]智能停車系統(tǒng)的核心是對(duì)停車泊位狀態(tài)的準(zhǔn)確檢測(cè)。因此，業(yè)界發(fā)展出了若干檢 測(cè)方法來解決檢測(cè)停車泊位占用的問題，如感應(yīng)卡、超聲波、渦流、視頻、地磁等檢測(cè)方法。 但以上的檢測(cè)方法均存在一定的缺陷，例如，感應(yīng)卡雖然安裝及使用方便，但只能用于封 閉式停車場(chǎng)，而且只能統(tǒng)計(jì)停車場(chǎng)總的空閑泊位數(shù)目，不能檢測(cè)具體泊位的占用情況。超 聲波檢測(cè)方法只適用于室內(nèi)停車場(chǎng)，缺點(diǎn)是功耗較高，需單獨(dú)供電，而且超聲波探頭壽命 短，需經(jīng)常更換。渦流檢測(cè)方法需要在地面鋪著檢測(cè)線圈，對(duì)現(xiàn)有停車場(chǎng)而言改裝的施工 量較大。視頻檢測(cè)方法需要布置大量攝像頭，所以成本也較高。
[0004] 現(xiàn)有的地磁檢測(cè)方法主要采用簡(jiǎn)單測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度大小的方式，用經(jīng)驗(yàn)閾值判斷泊 位狀態(tài)。但實(shí)際中車輛?？亢蟠艌?chǎng)的大小和方向都可能發(fā)生變化，磁場(chǎng)傳感器也隨著溫度 的變化而變化，現(xiàn)有的檢測(cè)方法沒有很好地避免這些因素帶來的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有的停車檢測(cè)方法的成本較高、安裝麻煩、準(zhǔn)確性較差的不足，本發(fā)明 的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本較低、安裝方便、測(cè)量準(zhǔn)確的基于Κ近鄰機(jī) 器學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)傳感器智能停車檢測(cè)方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] -種基于Κ近鄰機(jī)器學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)傳感器智能停車檢測(cè)方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟一、建立泊位無(wú)車占用時(shí)的長(zhǎng)度為Ν的地磁背景空間；
[0009] 步驟二、求每個(gè)背景向量點(diǎn)的Κ近鄰，獲得背景空間的Κ近鄰關(guān)系；
[0010] 步驟三、對(duì)于每一個(gè)新采集的地磁點(diǎn)數(shù)據(jù)（待分類點(diǎn)），找到該點(diǎn)在背景空間的κ 個(gè)近鄰點(diǎn)，根據(jù)步驟二得到的Κ近鄰關(guān)系，獲得待分類點(diǎn)在背景空間的Κ近鄰子空間，并計(jì) 算Κ近鄰子空間的方差ε，作為分類判斷的自適應(yīng)閾值；Κ近鄰子空間的方差計(jì)算公式如 下：
[0012] 其中，
[0013] m表示K近鄰子空間點(diǎn)向量點(diǎn)的數(shù)量，最多有K2+K個(gè)點(diǎn)；
[0014] Vl表示第i個(gè)Κ近鄰子空間向量點(diǎn)；
[0015] ?表示K近鄰子空間向量點(diǎn)的均值；
[0016] 步驟四、采用圓錐距離算法，計(jì)算待分類點(diǎn)到步驟三得到的背景空間Κ近鄰子空 間的距離，通過與Κ近鄰子空間的方差比較判斷待分類點(diǎn)是屬于背景空間還是前景空間， 過程如下：
[0017] (1)計(jì)算待分類點(diǎn)ht=〈X，y,ζ>的范數(shù)，
[0018] |ht| |2=x2+y2+z2
[0019] (2)計(jì)算步驟三得到的K近鄰子空間均值的范數(shù)，
[0021] (3)計(jì)算待分類點(diǎn)和Κ近鄰子空間均值的內(nèi)積，
[0023] (4)計(jì)算分類點(diǎn)到背景空間的圓錐距離，
[0027] (5)將圓錐距離δ與方差ε相比較，若δ>3ε，則判斷泊位被占
[0028]用，若δ彡3ε，則判斷泊位未被占用。
[0029] 進(jìn)一步，所述方法還包括以下步驟：步驟五、如果步驟四對(duì)待分類點(diǎn)的判斷結(jié)果是 背景空間，根據(jù)背景空間方差大小動(dòng)態(tài)調(diào)整更新速度因子，按照更新速度因子隨機(jī)更新背 景空間，同時(shí)更新近鄰點(diǎn)空間。
[0030] 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：本發(fā)明的智能停車泊位檢測(cè)方法首先建立地磁背景空間， 然后在Κ近鄰算法的基礎(chǔ)上建立所有背景空間向量點(diǎn)的近鄰點(diǎn)關(guān)系，對(duì)于任何一個(gè)待分類 點(diǎn)，計(jì)算出待分類點(diǎn)在背景空間的Κ近鄰子空間，使得原本只是待分類點(diǎn)與某個(gè)背景空間 點(diǎn)之間的單一關(guān)系，擴(kuò)展為待分類點(diǎn)與背景空間Κ近鄰子空間之間的空間關(guān)系，充分挖掘 利用了背景空間中的有用的信息。進(jìn)一步的，采用圓錐距離計(jì)算待分類點(diǎn)到近鄰點(diǎn)子空間 的空間距離，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)分類閾值，提高了檢測(cè)魯棒性。本發(fā)明方法有效的避免了由于溫 度變化、相鄰泊位地磁干擾、車輛經(jīng)過地磁干擾和磁場(chǎng)盲點(diǎn)的情況下對(duì)檢測(cè)精度的影響。
[0031] 本發(fā)明的有益效果：成本較低、安裝方便、測(cè)量準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明方法的實(shí)施過程流程圖。
[0033] 圖2為本發(fā)明待分類點(diǎn)到背景近鄰點(diǎn)空間的圓錐距離示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方案做進(jìn)一步的說明。
[0035] 參照?qǐng)D1和圖2,一種基于K近鄰機(jī)器學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)傳感器智能停車檢測(cè)方法，包括 如下步驟：
[0036] 步驟一，本發(fā)明首先建立停車泊位無(wú)車占用情況下的背景空間，為方便說明，選擇 由30個(gè)背景點(diǎn)組成的空間背景，如表1所示。
[0038]表1[0039] 步驟二、求背景空間中每個(gè)點(diǎn)的K近鄰，并建立近鄰點(diǎn)關(guān)系，本實(shí)例取K= 3,采用 曼哈頓距離計(jì)算距離。[0040] 泊位地磁數(shù)據(jù)可以表示為由特征向量匕=<x，y，z>，采用曼哈頓距離計(jì)算空間兩點(diǎn)間的距離，例如坐標(biāo)〈XdζΑ與<x2,y2,z2>兩點(diǎn)間曼哈頓距離為：[0041] d=\χι-χ2\+\γι-γ2\+\ζι~ζ2\[0042]
[0037]
[0043]表 2
[0044] 表2中每一行的序號(hào)是該點(diǎn)在背景空間的序號(hào)，每一行近鄰點(diǎn)1-3代表該行背景 點(diǎn)的3個(gè)近鄰點(diǎn)序號(hào)。
[0045] 在本實(shí)例中，取待分類點(diǎn)數(shù)據(jù)向量〈_259, -266, -448〉做具體判斷說明。
[0046] 步驟三，求待分類點(diǎn)的在背景空間的K近鄰點(diǎn)，然后從近鄰點(diǎn)空間中找出這K個(gè)近 鄰點(diǎn)的K近鄰點(diǎn)，獲得K近鄰子空間，并計(jì)算子空間方差。
[0047] 由K近鄰算法得到待分類點(diǎn)的K(本實(shí)例取K值為3)個(gè)近鄰點(diǎn)，序號(hào)分別是11， 12,17。它們?cè)诒尘翱臻g中的近鄰點(diǎn)序號(hào)如表3所示，排除重復(fù)，K近鄰子空間總共由9個(gè) 點(diǎn)組成。
[0050]表 3
[0051] 計(jì)算K近鄰子空間的方差，方差ε決定了決策邊界，也就是自適應(yīng)閾值，
[0053] 步驟四，采用圓錐距離算法，計(jì)算待分類點(diǎn)到步驟三得到的背景空間Κ近鄰子空 間的距離，通過與Κ近鄰子空間的方差比較判斷待分類點(diǎn)是屬于背景空間（泊位未被占用） 還是前景空間（泊位被占用），具體過程如下：
[0054] (1)計(jì)算待分類點(diǎn)匕的范數(shù)，
[0055] | |ht| |2= (-259) 2+(-266)2+(-448)2= 338541
[0056] (2)計(jì)算步驟三得到的K近鄰子空間均值的范數(shù)，
[0057] 9個(gè)近鄰點(diǎn)的平均值是"〈-253.9,-203.7.-410〉^其范數(shù)為：
[0059] (3)計(jì)算待分類點(diǎn)和背景空間均值范數(shù)的內(nèi)積，
[0061] (4)計(jì)算分類點(diǎn)到背景空間的圓錐距離，
[0065] (5)可知δ> 3ε，判別待分類點(diǎn)屬于泊位被占狀態(tài)。
[0066] 由以上實(shí)例可以看出本發(fā)明通過所有背景空間向量點(diǎn)的近鄰點(diǎn)關(guān)系，對(duì)于任何一 個(gè)待分類點(diǎn)，計(jì)算出待分類點(diǎn)在背景空間的Κ近鄰子空間，使得原本只是待分類點(diǎn)與某個(gè) 背景空間點(diǎn)之間的單一關(guān)系，擴(kuò)展為待分類點(diǎn)與背景空間Κ近鄰子空間之間的空間關(guān)系， 充分挖掘利用了背景空間中的有用的信息，不需要預(yù)設(shè)經(jīng)驗(yàn)閾值，提高了分類檢測(cè)精度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于κ近鄰機(jī)器學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)傳感器智能停車檢測(cè)方法，其特征在于：所述方法 包括如下步驟： 步驟一、建立泊位無(wú)車占用時(shí)的長(zhǎng)度為Ν的地磁背景空間； 步驟二、求每個(gè)背景向量點(diǎn)的Κ近鄰，獲得背景空間的Κ近鄰關(guān)系； 步驟Ξ、對(duì)于每一個(gè)新采集的地磁點(diǎn)數(shù)據(jù)，即待分類點(diǎn)，找到該點(diǎn)在背景空間的Κ個(gè)近 鄰點(diǎn)，根據(jù)步驟二得到的Κ近鄰關(guān)系，獲得待分類點(diǎn)在背景空間的Κ近鄰子空間，并計(jì)算Κ 近鄰子空間的方差ε，作為分類判斷的自適應(yīng)闊值；Κ近鄰子空間的方差計(jì)算公式如下：其中， m表示Κ近鄰子空間點(diǎn)向量點(diǎn)的數(shù)量，最多有Κ2+Κ個(gè)點(diǎn)； Vi表示第i個(gè)K近鄰子空間向量點(diǎn)； ；表示K近鄰子空間向量點(diǎn)的均值； 步驟四、采用圓錐距離算法，計(jì)算待分類點(diǎn)到步驟Ξ得到的背景空間K近鄰子空間的 距離，通過與K近鄰子空間的方差比較判斷待分類點(diǎn)是屬于背景空間還是前景空間，過程 如下： (1) 計(jì)算待分類點(diǎn)ht= <x,y,Z〉的范數(shù)，(2) 計(jì)算步驟Ξ得到的K近鄰子空間均值的范數(shù)，(3) 計(jì)算待分類點(diǎn)和K近鄰子空間均值的內(nèi)積，(4) 計(jì)算分類點(diǎn)到背景空間的圓錐距離，(5) 將圓錐距離δ與方差ε相比較，若δ> 3ε，則判斷泊位被占用，若δ《3ε， 則判斷泊位未被占用。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于Κ近鄰機(jī)器學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)傳感器智能停車檢測(cè)方法，其 特征在于：所述方法還包括W下步驟：步驟五、如果步驟四對(duì)待分類點(diǎn)的判斷結(jié)果是背景 空間，根據(jù)背景空間方差大小動(dòng)態(tài)調(diào)整更新速度因子，按照更新速度因子隨機(jī)更新背景空 間，同時(shí)更新近鄰點(diǎn)空間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于K近鄰機(jī)器學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)傳感器智能停車檢測(cè)方法，采用分析磁場(chǎng)傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)判斷泊位占用狀態(tài)。該檢測(cè)方法首先建立地磁背景空間，然后在K近鄰算法的基礎(chǔ)上建立所有背景空間向量點(diǎn)的近鄰點(diǎn)關(guān)系，對(duì)于任何一個(gè)待分類點(diǎn)，計(jì)算出待分類點(diǎn)在背景空間的K近鄰子空間，使得原本只是待分類點(diǎn)與某個(gè)背景空間點(diǎn)之間的單一關(guān)系，擴(kuò)展為待分類點(diǎn)與背景空間K近鄰子空間之間的空間關(guān)系，充分挖掘利用了背景空間中的有用的信息。進(jìn)一步的，采用圓錐距離計(jì)算待分類點(diǎn)到近鄰點(diǎn)子空間的空間距離，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)分類閾值，提高了檢測(cè)魯棒性。本方法計(jì)算簡(jiǎn)單,判斷準(zhǔn)確,可以被廣泛應(yīng)用于路側(cè)停車場(chǎng)、地下停車場(chǎng)和復(fù)雜的立體停車庫(kù)等各類停車場(chǎng)泊位檢測(cè)和判斷中。
【IPC分類】G08G1/14
【公開號(hào)】CN105405315
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510945917
【發(fā)明人】吳偉, 張作強(qiáng), 邢歡歡, 張廣榮, 匡俊
【申請(qǐng)人】杭州優(yōu)橙科技有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日