Paспознавание номерных знаков

Для обеспечения точной и стабильной работы алгоритмов видеоаналитики необходимо учитывать особенности конкретного сценария применения каждого вида аналитики. Распознавание номерных знаков используют для контроля въезда на закрытые территории, автоматизации оплаты и управления парковками, оптимизации движения транспорта, а также для повышения общей безопасности и множества других задач.

Эффективность распознавания номерных знаков обеспечивается при соблюдении следующих условий:

Использование видеокамеры, соответствующей требованиям системы распознавания. Видеокамера должна обладать необходимыми техническими характеристиками, а также быть корректно установлена и настроена в соответствии с условиями эксплуатации. Это обеспечивает получение изображения номерного знака требуемого качества для дальнейшего анализа системой.
Совместимость номерных знаков с системой аналитики. Система аналитики распознаёт номерные знаки транспортных средств тех государств, которые входят в перечень поддерживаемых. Для корректной работы алгоритмов необходимо, чтобы номерные знаки транспортного средства совпадали с форматами, предусмотренными в системе. Полный список стран, номерные знаки которых поддерживаются системой, приведён на странице документации «Номерные знаки стран, распознаваемые Analytics».

На странице документации:

Технические характеристики видеокамеры
Требования к получаемому изображению с видеокамеры
Требования к установке камеры и инженерной инфраструктуре

Технические характеристики видеокамеры

Для использования аналитики Распознавание номерных знаков видеокамера должна иметь следующие основные технические характеристики.

Настройка видеокамеры в зависимости от вида аналитики

Ключевые параметры видеокамеры – максимальная выдержка, усиление, технология широкого динамического диапазона WDR, цветокоррекция, контрастность и глубина резкости – должны настраиваться индивидуально для каждой камеры. Эти параметры напрямую зависят от выбранного вида аналитики и оказывают влияние на её точность и стабильность.

Характеристики видеокамеры	Значение
Матрица Ключевой элемент в устройстве видеокамеры, который во многом определяет качество изображения. Значение этого показателя отражает размер диагонали матрицы в дюймах.	От 1/3 дюймов и больше. Высокая светочувствительность.
Светосила объектива Важная характеристика камеры, которая влияет на качество съемки. Светосила объектива – максимальное количество света, которое способен захватить объектив, где F – значение максимального отверстия объектива. Чем меньше это число, тем больше света попадает на матрицу камеры. Чем указанное число F меньше, тем выше светосила объектива.	Рекомендуемое значение светосилы объектива от F1.4 и лучше. Светосила объектива должна обеспечить контрастность и четкость изображения в темное время суток.
Диафрагма объектива Элемент камеры, который позволяет настраивать количество света, проходящего через объектив и контролировать глубину резкости. Диафрагма находится внутри объектива и регулирует количество света, изменяя размер отверстия.	Наличие в камере диафрагмы с технологией P-Iris позволяет обеспечить хорошую глубину резкости изображения. Чем больше глубина резкости, тем большая часть кадра будет четкой. Данная характеристика нужна для того, чтобы изображение номерного знака было четким и хорошо видимым, если зона контроля видеокамеры охватывает широкий диапазон освещенности и расстояний. Допускается применение видеокамеры с ручной или фиксированной диафрагмой в случае постоянной освещенности зоны контроля видеокамеры.
Разрешение Разрешение видеокамеры отвечает за четкость и детализацию изображения. Единица измерения разрешающей способности камер – пиксель.	Для распознавания номерных знаков необязательно использование видеокамеры высокого разрешения. Избыточность разрешения повышает нагрузку на сервер без существенного улучшения распознавания и может привести к негативному эффекту за счет того, что матрицы с более высоким разрешением имеют меньшую светочувствительность. Для расчета разрешения видеокамеры следует использовать формулу: ширина проезда (м) / размер (ширина) номерного знака (м) * рекомендуемый размер изображения номерного знака для распознавания (ширина в пикселях) – 300 пикселей Пример расчета разрешения видеокамеры для конкретных условий: Ширина проезда – 2 м Размер (ширина) номерного знака – 520 мм (0,52 м) Рекомендуемый размер (ширина) изображения номерного знака для распознавания – 300 пикселей (2 м / 0,52 м) * 300 пикселей = 1154 пикселей Таким образом, для решения поставленной задачи подойдет видеокамера HD с разрешением 1280х720 пикселей.
Фокусное расстояние Важный показатель, который определяет охват сцены, попадающей в кадр (угол обзора). Измеряется в миллиметрах.	Фокусное расстояние объектива видеокамеры должно соответствовать расстоянию между местом монтажа камеры и предполагаемой зоной контроля номерных знаков для того, чтобы рекомендуемый размер номера в кадре был 150-300 пикселей. Вычислить требуемое фокусное расстояние можно с помощью сервисной утилиты Lens Calculator.
Скорость затвора (выдержка) Это время, в течение которого открыт затвор камеры и свет попадает на матрицу. Помимо количества света, который попадает на матрицу, выдержка влияет на резкость итогового снимка. Скорость затвора измеряется в секундах или долях секунды. Больший знаменатель означает меньшее время экспозиции. Например, скорость 1/1000 с. больше чем 1/100 с.	Рекомендуемое значение скорости затвора составляет 1/500 с. Скорость затвора может быть выставлена в положение 1/250 с. при наличии хорошего освещения, регулировки скорости движения транспортных средств с помощью искусственных неровностей (например, “лежачий полицейский”), архитектурных форм (например, парковочные столбики, полусферы), знаков дорожного движения (например, знак STOP) и дорожной разметки (например, стоп-линия). Видеокамера должна поддерживать установку фиксированной скорости затвора, чтобы изображение номерного знака было четким и хорошо видимым.
Объектив с инфракрасной коррекцией Объектив с инфракрасной коррекцией используется для работы с камерами видеонаблюдения, которые переключаются между дневным и ночным режимами.	При использовании инфракрасного прожектора камеры необходимо выбрать объектив с инфракрасной коррекцией (компенсацией ИК-света). В маркировке таких объективов, как правило, присутствует индекс IR.

Пример использования Lens Calculator

Для определения технических характеристик видеокамеры, в дополнение к пунктам описанным выше, можно использовать сервисную утилиту Lens Calculator.

В сервисе можно указать размер матрицы, фокусное расстояние объектива, расстояние от места установки видеокамеры до предмета распознания, высоту установки видеокамеры, высоту предмета распознавания и т.д. Результатом работы данного сервиса является получение технических характеристик видеокамеры необходимых для распознания номерных знаков в конкретных эксплуатационных условиях, а также геометрическое расположение видеокамеры (высоту установки, удаленность от объекта распознавания).

image 6 (2).png — Пример использования Lens Calculator

На рисунке ниже – результат вычислений Lens Calculator: размер изображения номерного знака (Target Resolution) составляет 381.4 пикселей. Это соответствует рекомендациям к изображению о том, чтобы размер изображения номерного знака в кадре был 150-300 пикселей по ширине.

Group 7.png — Результат вычислений Lens Calculator

Общие требования к изображению с видеокамеры

Эффективность и точность распознавания номерных знаков напрямую зависят от качества изображений, получаемых с видеокамеры. Чтобы обеспечить корректное определение номера, изображение должно соответствовать следующим требованиям.

Минимальные геометрические искажения изображения

Изображение номерного знака должно быть с минимальными геометрическими искажениями. Получение изображения без искажений возможно путем правильной установки видеокамеры в конкретных условиях, как описано в требованиях к установке камеры Угол установки камеры.

image 10.png — Геометрическое искажение номерного знака

Ориентация номерного знака в кадре

Ориентация номерного знака в кадре должна соблюдать правило “одной линии”: воображаемая горизонтальная линия пересекает первый и последний символ строки номерного знака.

правильное изображение — Правило “одной линии”

Отсутствие пересвета (засветки)

Изображение номерного знака не должно быть пересвечено внешними источниками света. Пересвет может быть вызван, например, фарами автомобиля или встроенной инфракрасной подсветкой видеокамеры.

image 6.png — Пересвет изображения номера

засвеченый номер.png — Засветка номерного знака фарами

Четкость изображения

Изображение номерного знака должно быть четким и хорошо видимым.

Group 5.png — Пример нечеткого изображения

Состояние номерного знака

Номерной знак должен быть чистым.

image 6 (1).png — Пример загрязненного номера

Требования к установке камеры и инженерной инфраструктуре

Расстояние

Камеру следует установить так, чтобы она фиксировала номерной знак на расстоянии, соответствующем ожидаемой скорости движения транспортного средства. Высокая скорость движения транспортного средства требует увеличенной дистанции для захвата изображения. Это обеспечит достаточное время, чтобы система успела распознать номерной знак до того, как транспортное средство покинет поле зрения камеры.

Также необходимо учитывать ограничения, связанные с глубиной резкости камеры и дальностью инфракрасной подсветки.

Высота установки

Видеокамера не должна быть направлена непосредственно на источники света (например, солнце, фонари освещения и т.п.). Для исключения попадания света фар в темное время суток рекомендуется установка видеокамеры выше уровня фар с учетом типа автотранспортных средств. Например, фары у большегрузных автотранспортных средств находятся выше, чем у легковых автомобилей. Соблюдение данного правила позволит избежать излишней освещенности изображения номерного знака внешними источниками света.

Угол установки видеокамеры

Для соблюдения требований к изображению, необходимо обеспечить оптимальные углы установки видеокамеры.

Минимизируйте угол между видеокамерой и направлением движения транспортного средства, чтобы луч зрения видеокамеры падал на номерной знак перпендикулярно.

Угол установки видеокамеры по вертикали:

Рекомендуемый: до 18-20°
Предельно допустимый: 30°

Угол установки видеокамеры по горизонтали:

Рекомендуемый: до 5-10°
Предельно допустимый: 20°

Допустимый угол наклона (крена) номерного знака – не более 5° от горизонтальной плоскости.

При несоблюдении углов установки видеокамеры произойдет искажение геометрических параметров номерного знака на видеоизображении. Это может привести к невозможности распознавания номерных знаков из-за несоблюдения требований к изображению:

Изображение номерного знака должно быть с минимальными геометрическими искажениями.
Ориентация номерного знака в кадре должна соблюдать правило “одной линии”.

image 6 (3).png — Оптимальные и предельно допустимые углы наклона

Group 8.png — Допустимый угол наклона номерного знака

Освещение

Величина освещенности в зоне номерного знака должна быть:

Не менее 50 люкс. Более детально о значениях освещенности смотрите в разделе документации «Ориентировочная освещенность объектов».
Не менее 20 люкс в случае использования видеокамеры с большой матрицей, светосильным объективом, наличием P-Iris диафрагмы.

Наличие искусственного освещения в зоне контроля номерных знаков необходимо:

В темное время суток.
В светлое время суток при отсутствии естественного освещения, например, в подземных паркингах.

Освещение в видимом диапазоне камеры может быть организовано с помощью прожекторов освещения или инфракрасных прожекторов. Инфракрасный свет невидим глазом и не ослепляет водителей.

При использовании внешнего источника света рекомендуется размещать его как можно ближе к видеокамере. Это связано с тем, что номерные знаки отражают свет в направлении его источника. Таким образом, близкое расположение источника света к камере обеспечивает лучшую видимость номерных знаков. Специализированные камеры оснащаются встроенной оптимизированной инфракрасной подсветкой.

Корректировка скорости проезда и направления транспортных средств

При необходимости корректировки скорости проезда и направления движения транспортных средств в зоне действия видеоаналитики, допускается использование следующих средств регулирования:

искусственные неровности (например, “лежачий полицейский”)
архитектурные формы (например, парковочные столбики, полусферы)
дорожные знаки (например, знак STOP)
дорожная разметка (например, стоп-линия)

image 6 (5).png — Ограничение скорости движения с помощью искусственной неровности “лежачий полицейский”

Видимость номерного знака

Видеокамера должна быть установлена таким образом, чтобы при движении нескольких транспортных средств, следующих друг за другом, номерной знак каждого автомобиля оставался в зоне обзора и не перекрывался впереди идущим транспортным средством.

Group 2131328118.png — Пример перекрытия номера

Раздельный контроль на въезд и на выезд

Для обеспечения независимого контроля въезда и выезда рекомендуется устанавливать отдельные камеры на каждое направление движения. Это позволяет избежать перекрытия транспортных средств, движущихся в противоположных направлениях, и повышает точность распознавания.

При наличии достаточной ширины проезжей части целесообразно дополнительно разграничить полосы движения не только разметкой, но и с помощью архитектурных форм – например, парковочных столбиков, полусфер или бордюров.

Настройка камеры

Рекомендованная выдержка зависит от ориентации камеры и скорости транспортного средства.
Ограничьте максимальную выдержку камеры, чтобы изображение не было размытым.
Ограничьте максимальное усиление, чтобы снимок номерного знака не получился слишком светлым.
Видеокамеру необходимо установить таким образом, чтобы в кадр не попадали высококонтрастные предметы (рекламные щиты, деревья, решетчатые ограждения и т.п.). При наличии таких предметов рекомендуется использовать настройку камеры Маскирование изображения.