Wielość zastosowań systemów automatycznej identyfikacji tablic rejestracyjnych (Automated Number Plate Recognition/Licence Plate Recognition) czyni z nich bardzo interesujący przedmiot dyskusji. Jeszcze kilka lat temu otrzymywałem głównie zapytania o możliwość kontrolowania ruchu ciężarowego w przedsiębiorstwach transportowych i ruchu parkingowego. Od zeszłego roku obserwuję intensywny rozwój tej dziedziny w zakresie infrastruktury drogowej. Coraz częściej mam okazję brać udział w budowie systemów służących do kontroli granicznej, kontroli prędkości pojazdów na wyznaczonym odcinku drogi, wykrywania przejazdu na czerwonym świetle, wyszukiwania kradzionych pojazdów czy pobierania opłat za przejazd autostradą.
Na rynku istnieje wiele systemów identyfikacji tablic rejestracyjnych, jednak większość z nich ma zbyt niską skuteczność działania. Dotyczy to nawet prostych aplikacji parkingowych, nie wspominając już o drogowych. Najczęstszą przyczyną jest użycie nieodpowiednich kamer i analiza pojedynczych klatek obrazu. Z moich doświadczeń wynika, że im bardziej płynny jest obraz (czyli dysponuje się dużą liczbą czytelnych obrazów numeru rejestracyjnego), tym większa jest szansa na uzyskanie prawidłowego odczytu.
System drogowy a system parkingowy
W porównaniu z systemem parkingowym system drogowy jest z wielu powodów znacznie bardziej wymagający. W warunkach drogowych pojazdy mogą poruszać się z większą prędkością niż na parkingu. Szczególnie istotne jest więc przechwytywanie możliwie dużej liczby klatek na sekundę. Konieczne jest też ustawienie szybkiej migawki w kamerze, aby uchwycony obraz tablicy nie był rozmazany. Tym samym niedopuszczalne jest stosowanie popularnych funkcji rozjaśniających obraz, działających na zasadzie spowalniania migawki, takich jak Sense-Up czy DSS. Z kolei przyspieszenie migawki spowoduje zmniejszenie jasności obrazu i jego zaszumienie. W typowych kamerach może to być na tyle duże pogorszenie jakości obrazu, że przestanie on być akceptowalny dla systemu ANPR/LPR, w którym znaki umieszczone na tablicy muszą być doskonale widoczne. Wskazane jest zatem używanie kamer czarno-białych, które pomimo stosowania szybkiej migawki umożliwiają uzyskanie klarownych obrazów w złych warunkach oświetleniowych, czego nie zapewniają kamery kolorowe. Aby lepiej wyeksponować białe tło tablicy rejestracyjnej w stosunku do czarnych znaków, zarówno w dzień, jak i w nocy, powinno się zastosować promiennik podczerwieni działający w sposób ciągły. Jest to bardzo ważne. Światło podczerwone odbija się od odblaskowego tła tablicy rejestracyjnej (dotyczy to tablic białych, tzw. unijnych – tablice czarne starszego typu bardzo często są nieprawidłowo odczytywane w warunkach nocnych). Dzięki temu tablica będzie także równomiernie oświetlona, czego nie da się uzyskać przy oświetleniu ulicznym lub w świetle słonecznym. Konieczne jest stosowanie kamer z funkcjami pokrewnymi funkcjom BLC, HLC, Eclipse, które służą do tłumienia świateł z reflektorów. Kamera nie może być wyposażona w funkcję automatycznie regulowanej ostrości. Ostrość należy ustawić tak, by jak najlepiej wyeksponować punkt odczytu, który musi znajdować się w zasięgu promiennika podczerwieni. Promiennik powinien skupiać snop światła na tablicy rejestracyjnej zamiast rozpraszać światło podczerwone, kierując je na otoczenie pojazdu.
W systemie drogowym należy uwzględnić też pory dnia i roku. Kamera, która została poprawnie ustawiona latem, może być oślepiana i działać przez to mniej skutecznie zimą w określonych porach dnia.
Ponadto w systemie drogowym należy solidnie mocować kamery, aby zminimalizować drgania spowodowane silnym wiatrem. Ze względu na to, że w systemie drogowym punkt odczytu będzie znajdował się znacznie dalej od kamery niż w systemie parkingowym, drgania mogą spowodować przesunięcie kadru i nieprawidłowe odczyty.
Równie istotne jest to, że w systemach drogowych możemy mieć do czynienia z silnym zabrudzeniem kamer, ponieważ pojazdy przejeżdżające z dużą prędkością wzbijają w powietrze kurz, wodę, sól itp. Jeśli w takich warunkach kamera zostanie zamocowana zbyt nisko i nie będzie wyposażona w spryskiwacz przedniej szyby obudowy, to wkrótce stanie się bezużyteczna dla systemu identyfikacji tablic rejestracyjnych.
Na koniec warto wspomnieć, że w systemach drogowych mamy do czynienia z wszelkiego rodzaju opadami atmosferycznymi (deszczem, śniegiem, mgłą), które w skrajnych przypadkach mogą tymczasowo zablokować działanie systemu ANPR/LPR.
Rozmieszczenie kamer
Miejsca montażu i liczby kamer do identyfikacji tablic rejestracyjnych są zależne od typu zastosowanych urządzeń. Z reguły w projektach przewiduje się zastosowanie jednej kamery do obserwacji pojedynczego pasa ruchu o szerokości dochodzącej do czterech metrów. W przypadku takiego rozmieszczenia kamer na jezdni szerszej niż cztery metry zalecane jest zawężenie pasa ruchu poprzez namalowanie oznaczeń poziomych.
W kadrze obrazu tworzonego przez kamerę powinna mieścić się przednia (zalecane) lub tylna część pojazdu, aby tablica rejestracyjna zajmowała odpowiednio duży fragment całego obrazu. Ponadto tablica powinna zostać uchwycona poziomo, pod jak najmniejszym kątem bocznym, aby zminimalizować ryzyko przekształcenia cyfr i liter (np. litery O w cyfrę 0, cyfry 8 w literę B itp.).
Rys. 1. Zalecany sposób montażu kamer w warunkach drogowych
Moment identyfikacji i automatyka
Najczęściej proces automatycznej identyfikacji tablic rejestracyjnych jest inicjowany przez wykrycie ruchu (w wyniku analizy treści obrazu) lub przez pobudzenie wejścia alarmowego, do którego podłączone są zewnętrzne czujniki wykrywające obecność pojazdów na drodze. Detekcja ruchu wymaga całkowicie płynnego obrazu telewizyjnego, ale nawet wtedy bywa zawodna, szczególnie w złych warunkach oświetleniowych. Natomiast wyzwalanie procesu identyfikacji tablic rejestracyjnych przez sygnał alarmowy praktycznie gwarantuje, że numer pojazdu zostanie uchwycony zawsze w odpowiednim momencie. Warto o tym pamiętać tym bardziej, że stosowanie czujników drogowych tylko nieznacznie zwiększa całkowite koszty sprzętu i nieznacznie komplikuje instalację.
Rys. 2. Prawidłowe zdjęcie nocne przy prędkości ok. 60 km/h
Rys. 3. Rozmazane zdjęcie nocne przy prędkości ok. 100 km/h (nieodpowiednia lub niewłaściwie ustawiona kamera)
W zależności od tego, czy rozpoznany pojazd jest zarejestrowany w bazie danych, czy też pojawia się w danej lokalizacji po raz pierwszy, system może wykonać szereg czynności, które będą dodatkowo uwarunkowane innymi parametrami. Na przykład możemy zdefiniować prostą regułę, na podstawie której system kontroli opłat automatycznie otworzy szlaban przed pojazdem, który został wcześniej opłacony z góry.
Integracja systemów ANPR / LPR
Skuteczność to najważniejsza cecha systemu identyfikacji tablic rejestracyjnych, ale jeśli myślimy o poważnych aplikacjach, musimy zadbać o szereg funkcji umożliwiających zintegrowanie tego systemu z innymi systemami, na przykład z automatycznym systemem sterującym ruchem drogowym, wagą kontrolującą ciężar przejeżdżających samochodów, kasami biletowymi na autostradzie itp. Obejmuje to wymianę wybranych i dowolnie sformatowanych danych pojazdów oraz parametrów rozpoznawania. Wymiana danych może odbywać się na wiele sposobów. Najczęściej odbywa się za pośrednictwem portu szeregowego, plików bazodanowych i tekstowych, oraz modułów programowych, działających w sieci IP, zwykle bazujących na pakiecie SDK dostarczonym przez producenta.
Dużym ułatwieniem integracji są standardowe bazy danych systemu ANPR/LPR – standardowe czyli o powszechnie znanej, otwartej architekturze. Baza powinna być zbudowana w taki sposób, aby instalator mógł bez problemu zaimportować do niej dane zarejestrowanych pojazdów z popularnych arkuszy kalkulacyjnych lub innych baz danych.
Stacje monitorowania
W systemach drogowych konieczna jest replikacja danych pomiędzy urządzeniami zainstalowanymi w punkcie odczytywania tablic a serwerami centralnymi. Do centrali można podłączyć wiele stacji operatorskich, niezbędnych w rozproszonym systemie identyfikacji tablic rejestracyjnych. Rezultaty identyfikacji (dane wynikowe) muszą być archiwizowane w centrali i częściowo także w stacjach monitorowania. Operatorzy takich stacji otrzymują na bieżąco między innymi uchwycone numery rejestracyjne ze zdjęciami pojazdów, powiadomienia graficzne, dźwiękowe, e-maile i komunikaty SMS. Mają także możliwość uruchomienia podglądu na żywo z kamer, wprowadzania pojazdów na „białą” i „czarną” listę czy zdalnego zarządzania serwerami.
Tomasz Polus
tomek@polvision.pl
Zabezpieczenia 5/2010