基于Jetson TK1的普通列車車票識(shí)別的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

邱曉歡 ，陳 勇

（1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510430；2.廣州軌道交通系統(tǒng)裝備安全與智能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510430；3.華東師范大學(xué) 軟件學(xué)院，上海 200062）

基于Jetson TK1的普通列車車票識(shí)別的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

邱曉歡1，2，陳 勇1，3

（1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510430；2.廣州軌道交通系統(tǒng)裝備安全與智能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510430；3.華東師范大學(xué) 軟件學(xué)院，上海 200062）

針對(duì)普通客運(yùn)列車臥鋪車票管理過(guò)程中主要采用的人工管理模式，提出了一種基于Jetson TK1開(kāi)發(fā)板，利用車票拍照識(shí)別，實(shí)現(xiàn)了臥鋪列車車票智能識(shí)別、管理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。測(cè)試結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)識(shí)別準(zhǔn)確率高，能滿足列車員的車票管理需求。

Jetson TK1；字符識(shí)別；車票；規(guī)劃設(shè)計(jì)

近年來(lái)，軌道交通行業(yè)迎來(lái)跨越式大發(fā)展，在規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、裝備制造、電子信息等領(lǐng)域各種新技術(shù)層出不窮。隨著自主設(shè)計(jì)的“復(fù)興號(hào)”全面投入運(yùn)營(yíng)，國(guó)內(nèi)包含高鐵在內(nèi)的軌道交通行業(yè)從設(shè)計(jì)、建造到運(yùn)營(yíng)等各項(xiàng)技術(shù)趨于成熟。然而，在人們乘坐臥鋪列車時(shí)，仍然需要采用人工管理手段實(shí)現(xiàn)上車車票換乘車卡、下車乘車卡換車票，列車乘務(wù)員效率低下。因此，設(shè)計(jì)一種適合乘務(wù)員操作的智能車票管理系統(tǒng)顯得尤為重要與迫切。

在充分市場(chǎng)調(diào)研的前提下，針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需求，本文設(shè)計(jì)了一種掌上普通列車車票管理系統(tǒng)，使列車員利用移動(dòng)終端實(shí)施智能化的票務(wù)管理，取代了傳統(tǒng)的車票換乘車卡流程，能有效提高生產(chǎn)管理效率。通過(guò)拍照識(shí)別或手動(dòng)輸入車票本文信息（車次、上車時(shí)間、車廂、鋪位等）并存入便攜式裝置，使得列車乘務(wù)員能按車廂查詢乘客的上下車站點(diǎn)、時(shí)間、空位顯示等信息，對(duì)于需要下車的乘客實(shí)施提前提醒，并可以報(bào)表形式顯示到站乘客、空位信息等。利用嵌入式智能終端設(shè)備省去了部分流程，能有效提高乘務(wù)員的工作效率，降低工作強(qiáng)度?；谇度胧讲僮飨到y(tǒng)的移動(dòng)掌上設(shè)備可同時(shí)安裝各種桌面應(yīng)用軟件，同時(shí)，也拓展便攜式移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域，并預(yù)備豐富的接口，與其他設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互用，具有較高的推廣及應(yīng)用價(jià)值。

1 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮下車提醒和空位提醒功能，可實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)增加列車晚點(diǎn)、早點(diǎn)等設(shè)置界面，可適應(yīng)不同的運(yùn)行情況。車票識(shí)別系統(tǒng)采用以Jetson TK1開(kāi)發(fā)板為核心的系統(tǒng)構(gòu)架，其整體框架搭建如圖1所示。

圖1中，Jetson TK1作為核心開(kāi)發(fā)板，通過(guò)觸摸屏上的按鍵調(diào)用攝像頭對(duì)車票進(jìn)行拍照，圖片傳輸至TK1中進(jìn)行處理，識(shí)別并讀取車票上關(guān)鍵文本信息，將讀取的信息存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)通過(guò)顯示屏顯示。其中，NVIDIA Jetson TX1是NVIDIA第二代嵌入式平臺(tái)開(kāi)發(fā)者套件，是智能無(wú)人機(jī)、機(jī)器人理想的嵌入式解決方案。內(nèi)建256個(gè)CUDA核心的NVIDIA Maxwell GPU，64位ARMA57 CPU，4 GB LPDDR4內(nèi)存、16 GB閃存、藍(lán)牙、802.11ac Wi-Fi模塊和千兆以太網(wǎng)卡，運(yùn)行Linux for Tegra操作系統(tǒng)，與Arduino和樹(shù)莓派相似，但遠(yuǎn)比后兩者強(qiáng)大，可以進(jìn)行326 kM/s的浮點(diǎn)運(yùn)算。其使用場(chǎng)景可以是機(jī)器人、自動(dòng)汽車、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理等，完全能滿足對(duì)車票識(shí)別的實(shí)時(shí)計(jì)算及處理需求。

設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，乘務(wù)員可在管理界面中設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間、車次等信息，實(shí)現(xiàn)紅色或藍(lán)色紙質(zhì)車票信息錄入的拍照識(shí)別或人工選擇界面實(shí)現(xiàn)信息錄入，并可按照車廂顯示每個(gè)鋪位的乘坐狀態(tài)，包括上車時(shí)間、地點(diǎn)及空位顯示，并利用不同的顏色對(duì)鋪位的狀態(tài)加以區(qū)分。

圖1 系統(tǒng)整體框架

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)主功能分別為讀入圖片并初始化程序、車票校正、文字塊分割、字符分割、字符識(shí)別和字符再識(shí)別、輸出識(shí)別后的車票關(guān)鍵信息等。上一個(gè)環(huán)節(jié)的輸出作為下一個(gè)環(huán)節(jié)的輸入，順序執(zhí)行。除此之外，將字符分割得到的結(jié)果輸入到貝葉斯識(shí)別模型訓(xùn)練環(huán)節(jié)，再將貝葉斯識(shí)別模型環(huán)節(jié)得到的貝葉斯模型輸入到字符識(shí)別環(huán)節(jié)以供識(shí)別。各個(gè)環(huán)節(jié)相互獨(dú)立，使整個(gè)程序更加模塊化。具體流程如圖2所示。

采用開(kāi)源計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)OpenCV的內(nèi)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型類CvNormalBayesClassifier實(shí)現(xiàn)樸素貝葉斯模型的構(gòu)建，利用train方法進(jìn)行貝葉斯模型的訓(xùn)練，然后加載訓(xùn)練好的模型并利用predict方法對(duì)待識(shí)別的圖片進(jìn)行類別預(yù)測(cè)。模型代碼截圖如圖3所示。

圖2 流程圖

圖3 模型代碼

攝像頭拍攝的圖片從輸入視頻流中截取得到，如果后續(xù)的程序在處理過(guò)程中返回錯(cuò)誤信息，則需要重新從攝像頭讀取新的圖片進(jìn)行處理。對(duì)文字塊按照從左到右、從上到下的順序進(jìn)行排序，效果圖如圖4所示。

對(duì)預(yù)處理的候選文字塊按照文字塊寬、高和中心坐標(biāo)找到車次信息；以車次信息為基準(zhǔn)，按照文字塊寬、高和與車次信息中心坐標(biāo)的距離，依次找到起始站名、終止站名、日期和座位信息，并將讀取的數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)。

人機(jī)交互設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)3點(diǎn)功能：①車廂內(nèi)臥鋪的使用情況；②列車相關(guān)信息以及車廂內(nèi)搭乘人員相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)；③車票的實(shí)時(shí)識(shí)別。針對(duì)上面的功能，本項(xiàng)目采用Qt5分別設(shè)計(jì)了3個(gè)界面，分別為主界面-車廂臥鋪使用情況界面、子界面-數(shù)據(jù)庫(kù)操作界面、子界面-車票識(shí)別界面。采用操作邏輯-用戶直接使用方式，實(shí)現(xiàn)邏輯-內(nèi)部算法實(shí)現(xiàn)以及相互調(diào)用。系統(tǒng)界面如圖5所示。

圖4 文本讀取

圖5 系統(tǒng)界面

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了基于Jetson TK1開(kāi)發(fā)板的列車車票便攜式管理裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通過(guò)不同光照強(qiáng)度下拍照測(cè)試，通過(guò)文字識(shí)別方式，能快速讀取車票上站名、時(shí)間、座位號(hào)等信息，并通過(guò)信息處理完成智能化臥鋪管理流程，能有效降低列車乘務(wù)員工作強(qiáng)度。

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TP391

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.107

2095－6835（2018）02－0107－02

張思楠〕