Приложение П (справочное). Телевизионные системы распознавания автомобильных номеров

Приложение П
(справочное)

Телевизионные системы распознавания автомобильных номеров

Функции определения автомобильных номеров в настоящее время включены практически в любую СОТ, поскольку реализация данной функции осуществляется программным способом на центральном видеосервере.

Системы распознавания автомобильных номеров характеризуются следующими параметрами:

1) Вероятность правильного распознавания номеров. Вероятность правильного распознавания номеров выражается в процентах, типовое значение находится в диапазоне от 60 до 99% (значение зависит от условий эксплуатации, времени суток и методике проведения измерений).

Распознаванием номерного знака считается узнавание его типа или последовательности кодов символов, соответствующей его реальной цифробуквенной последовательности;

2) Вероятность ошибочного распознавания номеров. Вероятность ошибочного распознавания номеров выражается в процентах, типовое значение находится в диапазоне от 0,1 до 4% (значение зависит от условий эксплуатации, времени суток и методики проведения измерений).

Ошибкой распознавания считается замена, добавления или исключение в результирующей символьной последовательности хотя бы одного из символов по сравнению с цифробуквенной последовательности исходного знака.

3) Вероятность пропуска номера, (т.е. случай при которой СОТ не находит номер на автомашине). Вероятность пропуска номера выражается в процентах, типовое значение находится в диапазоне от 0,1 до 1% (значение зависит от условий эксплуатации, времени суток и методики проведения измерений).

4) Вероятность ложного распознавания - ошибочная выдача последовательности не относящейся к автомобильному номеру (срабатывания системы на решетках радиаторов, всевозможные надписи на проезжающем автотранспорте). Типовое значение находится в диапазоне от 0,0 до 0,2% (значение зависит от условий эксплуатации, времени суток и методики проведения измерений).

5) Вероятность условного распознавания номеров. Вероятность условного распознавания номеров выражается в процентах, типовое значение находится в диапазоне от 60 до 99% (значение зависит от условий эксплуатации, времени суток и методике проведения измерений).

Условным распознаванием номера считается узнавания номера с заменой любого из распознанных символов символом сомнения.

Данные вероятности являются основными параметрами системы распознавания автомобильных номеров. Необходимо учитывать, что эти значения находятся в сильной зависимости от условий эксплуатации (время суток, насколько загрязнены номера, уровень освещенности, скорость движения машин, интервал между машинами, способом установки камер наблюдения и т.д.), поэтому при проведении измерений необходимо подробно указывать условия проведения испытаний. Рекомендуется проводить эти измерения в реальных условиях эксплуатации (не по тестовому видеоролику) и проводить их отдельно для дневных и ночных условий.

Аналогично, условия и методику проведения испытаний надо оговаривать при сдаче системы заказчику.

Вспомогательные параметрами системы распознавания автомобильных номеров:

1) Скорость движения автомобиля (км/ч), типовое значение составляет от 0 до 180 км/ч.

2) Возможный угол крена номерной пластины на автомобиле, выражается в градусах, типовое значение составляет от 0-15°.

3) Объем базы данных номеров (шт.), типовое значение составляет от шт.

4) Время поиска информации в базе данных при заданном объеме базы данных (с), типовое значение составляет от 0.2-1 с.

5) Минимальный уровень освещенности в зоне наблюдения, выражается в лк, типовое значение составляет 50 лк.

6) Максимально допустимое загрязнение площади номера, выражается в процентах, (отношение площади загрязненного участка к площади номера). Типовое значение составляет 12-15%.

7) Максимальный наклон видеокамеры, выражается в градусах по вертикали и по горизонтали. Типовые значения составляют, не более 30 градусов по вертикали, не более 20 градусов по горизонтали.

8) Количество стран, распознавание автомобильных номеров, которых обеспечивает система.

При анализе системы распознавания автомобильных номеров необходимо учитывать, что алгоритм распознавания номеров (реализованный по-разному у разных производителей) в меньшей степени влияет на вероятность правильного распознавания номеров по сравнению с качеством видеосигнала, полученного непосредственно с камеры видеонаблюдения. Поэтому, при развертывании систем распознавания автомобильных номеров можно руководствоваться общими правилами и принципами построения СОТ.

В первую очередь необходимо обеспечить достаточный уровень освещенности в ночное время с учетом воздействия осадков. Высокое качество распознавания возможно только при условии, что освещенность в зоне номерного знака будет составлять не менее 50 лк (для примера, средняя освещенность транспортных магистралей согласно СНиП должна составлять 15-20 лк, улиц местного значения - 4-6 лк). Поэтому практически всегда требуется монтаж дополнительных осветительных приборов в зоне наблюдения. Желательно, чтобы видеокамера имела световой фильтр, соответствующий спектру источника освещения.

Обычно осветительные приборы устанавливаются над зоной наблюдения сверху, стремясь обеспечить равномерную освещенность зоны наблюдения.

Рекомендации по установке

При монтаже обычного освещения убедитесь, что оно не мешает окружающим и не слепит водителей; по возможности используйте не узконаправленный, а дисперсный или отраженный свет.

Используйте фотодатчики для автоматического включения подсветки.

Зона наблюдения видеокамеры обычно располагается за 20-30 м от места установки камеры. При этом следует учитывать, что чем больше угол наклона камеры к горизонту(30-40°), тем система хуже регистрирует цифры номера автомобиля. С другой стороны, установив камеру с малым углом наклона к горизонту 2-3°, мы даем возможность злоумышленнику спрятать свою машину за кузовом большегрузного трейлера (особенно это ярко проявляется при малой скорости движения потока). При этом увеличивается риск засветки видеокамеры фарами и солнечным светом. Обычно исходят из компромисса между этими значениями и устанавливают угол градусов в 15° (см. рис. П1, П2, П3).

На рисунке П1 представлен пример, когда камера установлена над дорогой, на высоте 6 м, расстояние до зоны наблюдения составляет 20 м, длина зоны наблюдения 7 м, угол наклона 14.5° в качестве объектива используется длиннофокусный объектив с F=50 мм.

На рисунке П2 показана зона наблюдения камеры в горизонтальном направлении.

На рисунке П3 приведен пример организации системы распознавания номеров на местности.

"Рис. П1. Пример установки камеры над дорогой"

"Рис. П2. Зона наблюдения камеры в горизонтальном направлении"

"Рис. П3. Пример организации системы распознавания номеров на местности"

Способы размещения камер системы распознавания номеров

Для стационарных постов наблюдения используются несколько способов размещения камер над проезжей частью. Условно называемые "Столб", "Консоль", "Арка" (см. рис. П4-П7). При любых способах установок камер необходимо добиться достаточной жесткости конструкции (отсутствие дрожания объектива камеры от ветровой нагрузки и вибраций от проезжающего автотранспорта). Наиболее чувствительны к вибрациям камеры, размещенные на столбе или консоли.

"Рис. П4. Способы размещения камер системы распознавания номеров"

Способы размещения камер системы распознавания номеров автомобилей

Размещения камеры системы распознавания номеров на столбе (совмещено с осветителем)

Размещения камер системы распознавания номеров на консоли. Обратите внимание на выдвинутый кожух камеры, который предохраняет объектив от посторонней засветки.

Мобильные системы распознавания номеров автомобилей

Мобильные системы распознавания номеров автомобилей по своим техническим характеристикам и особенностям принципиально не отличаются от стационарных систем наблюдения за исключением:

1) Обычно данные системы распознавания номеров размещаются на базе микроавтобусов, что определяет высоту размещения камер около 2 м. Соответственно данные камеры имеют малый угол наклона к горизонту и в большей степени, чем стационарные камеры подвержены засветкам от фар и солнца.

2) Микроавтобус размещается на обочине дороги, поэтомубоковое отклонение угла зрения камеры от вектора направления движения не должно превышать 10-20°, что увеличивает вероятность пропуска номера при малых интервалах между машинами в потоке.

3) Малая высота подъема камер от уровня дороги приводит к быстрому загрязнению от смога и брызг объектива камеры, поэтому данные камеры желательно оснащать электрическими "дворниками" (см. рис. П8).

4) Данные камеры всегда комплектуются встроенными осветителями, поскольку необходимый уровень освещенность на трассе в месте наблюдения не гарантирован.

Разрешение систем распознавания номеров автомобилей

Поскольку размеры номера автомобиля малы по сравнению с зоной наблюдения (ширина проезжей части), необходимо использовать видеокамеры с высоким разрешением (для стандарта PAL - не менее 500-560 ТВЛ). В абсолютном большинстве систем распознавания номеров используются ч/б видеокамеры, поскольку они обладают лучшей разрешающей способностью, меньшим уровнем шумов и большим динамическим диапазоном по сравнению с обычными цветными видеокамерами, а информация о цвете для систем распознавания номеров является здесь вторичной.

При использовании в системах распознавания номеров цветных камер необходимо использовать камеры с функциями расширения динамического диапазона (WDR, Wide Dynamic Range). Технология расширения динамического диапазона позволяет наблюдать детали в темных или, наоборот, переосвещенных зонах, получая в итоге сбалансированное изображение, пригодное для дальнейшего анализа.

Допускается использование цветной видеокамеры "день/ночь". Днем они функционируют как обычные цветные камеры, а при падении уровня освещенности переходят в черно-белый режим. В большинстве случаев это переключение осуществляется за счет механического удаления отсекающего ИК-фильтра, стоящего перед светочувствительной матрицей, и переключения ее ячеек в монохромный режим работы.

Рекомендации по установке

Располагайте видеокамеру так, чтобы на нее не был направлен свет прожекторов или фар проезжающих автомобилей.

Используйте объективы с автоматической регулировкой диафрагмы (АРД).

Климатическое исполнение видеокамеры и осветителей должно позволять эксплуатировать его без ограничений в любое время года.

После монтажа видеокамеры и установки нужных параметров, убедитесь, что изображение номерного знака, получаемое при разных условиях наблюдения, четкое (не размытое).

Меры противодействия злоумышленников системам распознавания номеров автомобилей.

Все способы противодействия можно разделить на организационные и технические.

Организованное противодействие сводится:

1) К искажению одной или нескольких цифр или букв номера путем замазывания грязью этой цифры. При этом часто инспектор ДПС не считает номер грязным и не останавливает нарушителя, однако система СОТ при этом не способна идентифицировать машину.

2) Использование фальшивых номеров.

Технические способы противодействия в основном сводятся к попыткам: Затруднить считывания путем увеличения отражающей способности поверхности номера. На номер наносится специальный спрей, резко увеличивающий отражающую способность, при этом изображение должно засвечиваться.

Другой способ заключается в нанесении специальной сетки на номер, что должно дезориентировать СОТ при считывании цифр (см. рис. П9).

3) Неравномерная засветка отдельных участков номера с помощью автомобильных ламп. Иногда в периметр номера встраивают ряд светодиодов, работающих в ИК-диапазоне, что делает их невидимым человеческим глазом, но регистрируемых видеокамерой, (чувствительность видеокамер значительно сдвинута в ИК-диапазон).

Опыт эксплуатации систем распознавания номеров автомобилей показывает, что все эти меры технического противодействия не являются эффективными для правильно установленной СОТ с использованием высококачественных видеокамер и при достаточном уровне освещенности в зоне наблюдения.

Поэтому, при приемке заказчиком системы распознавания номеров автомобилей, имеет смысл проводить проверку помехоустойчивости системы, используя эти приемы. Система должна уверенно идентифицировать номера машин и иметь защиту от таких воздействий, поскольку они нашли широкое распространение среди автомобилистов.

Наибольшее распространение системы определения номеров получили в Департаменте обеспечения безопасности дорожного движения (ДОБДД) МВД РФ, (бывшее ГАИ).

Поэтому обратимся к опыту эксплуатации подобных систем в этом департаменте.

Например, система распознавания номеров автомобилей считается не удовлетворяющей требованиям ДОБДД МВД РФ если:

- вероятность правильного распознавания номерных знаков меньше 90%;

- вероятность ошибочного распознавания номеров более 4%;

- вероятность пропуска номера более 6%;

- вероятность условного распознавания номеров меньше 92%.

Для пропускной способности магистрали 1500 автомобилей в час необходимо около 4 ГБ дискового пространства видеосервера. К одному видеосерверу обычно подключается не более 4 видеокамер.

Ширина зоны контроля проезжей части одной видеокамерой 3 м. с использованием стандартной видеокамеры системы PAL с разрешением в 500-560 ТВЛ.

При использовании цифровой видеокамеры разрешением 1 Mpix ширина зоны контроля проезжей части увеличивается до 6,5 м, т.е. две полосы движения.

При использовании цифровой видеокамеры разрешением 3 Mpix ширина зоны контроля проезжей части увеличивается до 11 м.

При размещении необслуживаемых стационарных систем распознавания знаков в удаленных местах необходимо использовать компьютеры не использующие механические принципы работы узлов внутри себя.

Это означает:

- отказ от вентиляторов в системе охлаждения, и их замена на полностью пассивную конвекционную схему охлаждения;

- вместо жесткого диска использование промышленную Flash память, имеющую расширенный температурный (от -40 до +75°С) и до 1000000 циклов перезаписи и т.д.

Для подразделений вневедомственной охраны наиболее актуальной реализацией системы распознавания автомобильных номеров будет являться система в виде стационарного поста см. рис. П10. в этом случае возможно значительное улучшение вероятности правильного распознавания автомобильного номера.

Телевизионный датчик устанавливается вблизи въезда на кронштейн на столб или на другой подходящий для установки объект. Окончание распознавания номерного знак автомобиля - за 0,5 метра до шлагбаума, или через заданное время после остановки автомобиля, не доехавшего 1 метр до шлагбаума.

Рекомендуемые значения:

- высота установки ТВ датчика от 2 до 4 метров;

- расстояние до центра зоны контроля 8-15 метров;

- максимальные углы наклона камеры - не более 25 градусов по горизонтали и вертикали к плоскости номерного знака автомобиля;

- минимальное освещение в зоне контроля для ТВ камер стандартной чувствительности: 70 люкс - для черно-белых, 150 люкс - для цветных;

Для некоторых установок, где автомобиль гарантированно останавливается перед шлагбаумом возможно использование ТВ датчики с увеличенным временем выдержки, до 1/100 секунды, тогда требования к освещению будут ниже.

Шлагбаум (или иное противотаранное устройство) должно обеспечивать гарантированную остановку транспортного средства массой 40 тонн при скорости до 40 км/ч. В отдельных случаях, при обосновании такого решения, данный параметр может быть снижен до требования массы транспортного средства в 20 тонн при скорости движения до 40 км/ч.