基于二维码技术优化的的地铁自动售检票务系统设计

基于二维码技术优化的的地铁自动售检票务系统设计

覃昱超

广西柳州市轨道交通投资发展集团有限公司 运营分公司 广西省柳州市 545001

摘要：随着城市交通的不断发展，地铁的客流量逐渐增加，导致检票时间成本较高，大客流时威胁乘客的人身安全。针对此问题，设计基于二维码技术优化的地铁自动售检票务系统。选择COMS摄像头采集二维码图像，并设定EP4CE6F17I7N芯片作为系统的主控芯片。使用Data Matrix算法对采集到的二维码图形进行处理，并分析乘客的乘车信息，完成检票工作。至此，基于二维码技术优化的地铁自动售检票务系统设计完成。构建系统测试环节验证此系统的性能，经测试结果证实，此系统的检票速度明显较高，可有效避免检票口出现拥堵，提高乘客过闸速率。

关键词：二维码技术；票务系统；过闸速率；

中图分类号：TP751.1文献识别码：A

0引言

伴随着城市交通的发展，地铁作为现代化都市的主要交通工具，已经成为解决城市交通拥挤、提高城市核心竞争力的主要措施。这种交通方式将成为日后人们的主要出行方式，更会成为一种产业链，渗透到各行各业之中。与其他传统城市交通相比，地铁具有客流量较大的特点，城市居民的大幅度增加对地铁的售票检票工作造成了巨大的压力^[1]。现阶段早高峰与晚高峰时段，售票处时常出现人满为患。现阶段已经有不少的专家学者对自动售检票务系统展开了研究，但仍未解决大量乘客检票滞留情况的问题，这为地铁乘客带来了巨大的安全隐患。针对此问题，在本次研究中将应用二维码技术，对当前地铁自动售检票务系统展开优化设计。

随着通信网络的不断完善，人们对于手机的使用要求不再局限于通话功能与网络功能，而是更加追求其实际的应用性，手机作为二维码的载体，在多个电子领域发挥着关键性的作用^[2]。在本次研究中将主要对条码技术与手机的应用性能进行研究，力求在无线网络的帮助下，通过上述技术解决检票速度过慢问题，为人们的出行提供便利。

1地铁自动售检票务系统硬件设计

对传统的地铁自动售检票务系统进行全面分析后，确定在系统的硬件部分增设二维码识别设备为后续的系统软件开发提供载体。此次设计中，将识别设备设定为COMS摄像头，此摄像头中涵盖800万像素的图像感光芯片，另配置4.0mm焦距的镜头以及镜头座，使其具有较高的灵敏度。此设备不会因外界环境的影响而发生识别异常的问题，可在－20℃到50℃区间使用。将此摄像头安装后，其控制芯片需与中央控制器进行连接，通过此方式保证图像读取结果可传输至控制终端，完成检票过程。

为保证识别设备安装后，系统可正常运行，对系统的主控芯片进行优化。在对多组芯片进行性能对比后，选择Cyclone IV系列芯片中的EP4CE6F17I7N作为中央控制芯片，以满足此次设计需求。在此芯片中增设时钟模块、I/O接脚、逻辑编辑模块、存储器以及乘法器。将优化后的中央控制芯片与识别摄像头安装到原有的系统中，完成系统硬件性能的优化升级，并将优化后的系统设备作为软件开发的载体。

2地铁自动售检票务系统软件设计

以优化后的系统硬件作为系统软件模块的开发环境，针对传统系统的性能问题，本次研究中将主要对二维码的识别模块展开优化。选用Data Matrix算法^[3]，提取二维码中的信息。根据显著性区域理论，对二维码区域进行筛选，实现二维码的定位。在二维码识别过程中，设定召回率确定二维码像素的操作程度，召回率 可表示为：

（1）

其中， 表示识别过程中目标二维码的像素点； 表示未识别的像素点个数。通过上述公式对二维码初步定位结果进行分析，以此提升识别速度。而后，应用边缘检测算法，对初步定位后的二维码进行检测，确定准确的图像位置。由于二维码的边缘信息较为丰富，传统的边缘检测算法并不适用于此图像，因此，将检测算法设定为roberts算子，以此降低噪声与灰度处理对识别过程的影响，提高售检票务系统的适用性。

将优化后的二维码识别模块安装在系统软件框架中，并将其应用到系统硬件中。至此，基于二维码技术优化的地铁自动售检票务系统设计完成。

3系统测试

3.1测试方案

为验证此次研究中设计检票系统的科学性，选用当前应用范围较为广泛的自动售检票机作为测试对象，此设备部件齐全，运行环境为Windows 10，内存为4GB。设备硬件包含二维码扫描仪、读写器、辅助模块、触摸屏等。除上述设备外，另准备200张单程车票。本次系统测试中，将主要对系统性能进行分析，为保证系统性能测试的可行性与测试结果的真实性，首先对系统功能进行检测。此次功能测试将设定部分测试案例，通过测试指令的完成情况确定本次研究中设计的二维码系统具有相应的应用效果。具体测试内容与结果如表1所示。

表1 二维码系统功能测试项目及结果

由上述二维码系统功能测试结果可以看出，此系统具有完整的功能性，可以较好地实现车票的售卖与检票。在本次测试中，将200张车票随机划分为5组，使用传统系统与二维码系统进行相同的检票工作，测定系统检票时间成本。

3.2测试结果分析

图1 不同系统检票时间成本对比

对上图进行分析可以看出，在检票数量相同的情况下，本次研究中提出的二维码系统检票速度相对较快。在样本数目相同的前提下，二维码系统可在最短的时间内完成检票工作，并在多次测试中将检票时间口感分值在指定的区间内。在保证检票效果的同时，提高检票速度。此系统在一定程度上可有效降低检票时间成本，提高用户满意度，确保乘客在检票口的人身安全，避免踩踏事件的发生。与此相比，传统系统的检票耗时相对较长，易导致用户的不满，延误用户行程。综合上述分析结果可知，二维码技术优化的地铁自动售检票务系统能够有效提升检票速率。

4结束语

在本次研究中，针对当前地铁检票后人流过大时，检票速度过慢的问题展开优化，设计了一种应用二维码技术的检票系统。此系统在一定程度上提升了检票速度，在短时间完成检票工作，疏散拥堵的人群。但此系统仅通过了少量样本的系统测试。在后续的研究中，还应对其进行大规模的系统测试，以此保证此系统可有效解决实际生活中的检票问题，提高地铁乘客的满意度。

参考文献

[1]顾洋,陈青云.基于双活架构的城市轨道交通自动售检票系统设计[J].城市轨道交通研究,2020,23(10):119-123.

[2] 任娜.基于计算机技术的地铁互联网售票机系统移动支付的开发设计[J].自动化技术与应用,2021,40(03):144-147.

[3]郑秋梅,金萧,顾国民.一种基于Data Matrix的数字水印算法[J].中国石油大学学报(自然科学版),2015,39(01):188-193.