Критерии выбора IP камер для распознавания номеров
Технологии программного распознавания номеров автомобилей и лиц людей, становятся все более востребованы. Например, автоматическое распознавание номеров автомашин может использоваться как компонент системы контроля доступа, для организации биллинговых систем платных парковок, автоматизации пропуска автомобилей или для сбора статистической информации (повторные визиты в ТРЦ или на мойку, например). Все это по силам современному интеллектуальному ПО. Что же нужно для реализации подобной системы? В принципе, не так и много – видеокамеры, удовлетворяющие определенным требованиям и соответствующий интеллектуальный программный модуль. Например, ПО AutoTRASSIR или более бюджетный НомерОК
В этой статье мы расскажем, как правильно выбрать цифровую видеокамеру, способную формировать качественное видеоизображение, приемлемое для задач программного распознавания номеров автомобилей
Эффективное распознавание номеров стало доступнее!
Теперь распознавание возможно силами самой камеры! Экономьте на лицензиях и серверном оборудовании. Узнать больше.
Разрешение
Еще несколько лет назад размер номерного знака на экране измерялся в % от ширины кадра. Все телекамеры были аналоговыми и их реазрешение было величиной постоянной. Теперь, когда матрицы могут иметь разрешение от 0.5 до 12Мп, относительные величин не применяются и требуемая ширина номерного знака измеряется в пикселях.
Для большей надежности можно порекомендовать ориентироваться на значение ширины номерного знака в 150 пикс. А если вспомнить, что ширина номерного знака по ГОСТу составляет пол метра (520мм если быть точным), то мы приходим к требуемому разрешению в 300 точек на метр.
Линейное разрешение пикселей на метр зависит от угла обзора и разрешения матрицы камеры. Рассчитать его можно по формуле:
Rlin– линейное разрешение, пикселей на метр
𝛼 – угол обзора камеры
L– расстояние от камеры до объекта
Также вы можете воспользоваться нашим онлайн-калькулятором на странице Интересующего вас товара, на вкладке «Что увижу».
Знаете ли вы, что на нашем сайте вы можете легко и просто визуально оценить размер лица человека или номера автомобиля, который вы сможете получить от той или иной модели камеры с того или иного расстояния? Узнать как!
Ниже приведено (для примера) несколько вариантов камер IP видеонаблюдения с указанием максимальной дистанции, с которой возможно распознавание номерных знаков (ширина номерного знака 150 пикс). Обратите внимание, для камер с вариофокальным объективом в расчете использовалось максимальное значение фокусного расстояния
Разрешение по горизонтали
Max. ширина обзора, м
Важно понимать, что камеры с более высоким разрешением могут вести наблюдение за более широкими зонами, поэтому их на один и тот же участок требуется меньше. При этом линейное разрешение остается в пределах требований по идентификации. Данный факт делает экономически обоснованным использование камер высокого разрешения во многих ситуациях.
Светочувствительность и скорость затвора
Для уверенного распознавания автомобильных регистрационных знаков камера должна обладать хорошей светочувствительностью и возможностью ручной установки скорости затвора (shutter speed или просто выдержки). Это требование крайне важно при построении систем распознавания номеров автомобилей, движущихся на высокой скорости. Для машин, движущихся со скоростью до 30км/ч (а именно такие проекты мы, как правило, и реализуем для наших заказчиков: коттеджных поселков, жилых комплексов, парковок ТЦ, различных закрытых территорий) это требование менее важно, но недооценивать его нельзя, ведь для достижения высокого качества распознавания камера должна снять не менее десяти кадров с читаемым номером. Поэтому, например, для распознавания номера а/м, двигающегося со скоростью 30км/ч при угле установки камеры до 10 градусов относительно оси движения, скорость затвора должна быть порядка 1/200 секунды. Для многих недорогих камер такая выдержка даже днем при пасмурной погоде может оказаться недостаточной, и картинка окажется темной и/или зашумленной. Поэтому стоит обращать пристальное внимание на размер матрицы и ее качество. В идеале использовать специализированную черно-белую камеру с CCD матрицей. Однако цена их весьма высока а разрешение обычно не более 1Мп, что накладывает серьезные ограничения на их применимость. В общем случае не следует гнаться за высоким разрешением, если на то нет объективных причин. Относительно недорогие камеры ультра-высокого разрешения (4Мп, 5Мп и выше) построены на матрицах 1/3, 1/2.8 и, реже 1/2.5 дюйма. Такой же размер матрицы имеют и камеры с разрешением 1.3 и 2Мп. Как следствие, размер каждого светочувствительного элемента в камере 1.3Мп ощутимо больше чем в камере 5Мп, а чем больше размер – тем больше света может собрать каждый светочувствительный элемент. Именно поэтому рекомендуемые нами для задач распознавания номеров IP камеры редко имеют разрешение больше 2Мп.
Широкий динамический диапазон (WDR), компенсация фоновой засветки
Динамический диапазон камеры определяет соотношение между максимальной и минимальной интенсивностью света, которые может нормально фиксировать ее сенсор. Иными словами, это способность камеры передать без искажений и потерь одновременно и ярко освещенные и темные участки изображения. Данный параметр очень важен при автоматическом распознавании номеров, т.к. помогает бороться с засветкой камеры светом фар. Однако даже самые продвинутые камеры с WDR в 140dB не всегда в состоянии справиться с высококонтрастным освещением. В этом случае устанавливается дополнительное освещение видимого света или работающее в ИК диапазоне, подсвечивающее зону, в которой происходит распознавание номера.
При выборе камеры стоит обратить внимание на модели с аппаратным, а не программным механизмом расширения динамического диапазона, основанном на 2-кратной съемке каждого кадра с разной экспозицией. Такая камера делает не менее 50(60) кадров в секунду и «склеивает» каждую пару на уровне процессора. Такие камеры заметно дороже, но их эффективность того стоит. Подробнее о WDR можно почитать тут
Глубина резкости
Глубиной резкости, или, полностью, глубиной резкости изображаемого пространства (ГРИП) называется диапазон расстояний на в котором предметы воспринимаются как резкие.
Этот параметр определяется фокусным расстоянием, диафрагмой и расстоянием до объекта. Чем больше глубина резкости – тем больше зона фокусировки и тем больше возможностей «поймать» достаточное количество четких кадров движущегося автомобиля.
Пожалуй, максимальное влияние на глубину резкости оказывает диафрагма объектива. Чем меньше отверстие диафрагмы – тем больше глубина резкости, чем больше – тем ГРИП меньше. Все рекомендуемые нами камеры для распознавания номеров умеют подстраиваться под изменение условий освещения за счет автоматического изменения диафрагмы. Настройку фокуса таких камер рекомендуется производить при максимально открытой диафрагме, когда глубина резкости минимальна.
Искажение
Многие объективы немного искажают изображение. Наиболее часто встречается так называемое «бочкообразное» искажение картинки. Это связано с увеличением, которое больше в центре и меньше по краям, что приводит к изменению размеров объекта. Так, если один и тот же объект попадет в центр изображения и на его край – его размеры на краю будут казаться меньше. Это может повлиять на возможность идентификации.
Чем короче фокусное расстояние – тем сильнее может быть заметно искажение. Поэтому камеры с широкоугольными объективами (менее 4мм) для идентификации применять нежелательно.
Шумы и цветопередача
Чем меньше шумов и чем точнее цветопередача – тем лучше для идентификации. Поэтому рекомендуется обратить внимание на такие параметры как минимальная освещенность камеры, а также наличие функций шумоподавления. Подавление шумов особенно актуально при недостаточной освещенности, когда датчики камеры сильно «шумят», что осложняет идентификацию. Следует понимать, что во многих случаях шумоподавление и прочие электронные «примочки» не могут справиться, и нужно обеспечить достаточный уровень освещения на объекте.
Сжатие видео
Современные IP-камеры передают сжатый видеосигнал, причем, если движения в кадре нет или оно минимально – трафик будет небольшим. Если же движение в кадре интенсивное – трафик будет расти. Поэтому, в случае выставления в настройках камеры постоянного битрейта, картинка будет пригодной для идентификации при отсутствии движения, но непригодной – при интенсивном движении в кадре. Для идентификации рекомендуется выставлять переменный битрейт с самым высоким уровнем качества. В этом случае будет обеспечиваться нужное качество изображения.
Рекомендуемые модели
Корпусная 2 Мп видеокамера Hikvision DS-2CD4025FWD-A Матрица: 1/2.8” Progressive Scan CMOS Макс. разрешение: 2мп, 1920 x 1080 пикс Аппаратный WDR 140dB Объектив: 2.8-12 мм Особенности: камера внутренняя, для установки на улице необходим термокожух. Объектив в комплект не входит и приобретается отдельно
Корпусная 1,3 Мп видеокамера Hikvision DS-2CD4012FWD-A Матрица: 1/3” Progressive Scan CMOS Макс. разрешение: 1,3мп, 1280 x 960 пикс Аппаратный WDR Объектив: 2.8-12 мм Особенности: камера внутренняя, для установки на улице необходим термокожух. Объектив в комплект не входит и приобретается отдельно
Уличная 2 MP сетевая камера AXIS P1365-E c WDR и Lightfinder
Матрица: 1/2.8” Progressive Scan CMOS Макс. разрешение: 2мп, 1920 x 1080 пикс Аппаратный WDR Технология Lightfinder Объектив: 2,8-8 мм @F1.3 Особенности: Высокая чувствительность, автофокус
За последние несколько лет технологии в системах видеонаблюдения претерпели значительные изменения. Не так давно достижениями были детекция движения, межкадровое сжатие и удаленный доступ. Сегодня никого не удивить трекингом в реальном времени, аналитикой на борту IP-камеры, мультисерверной архитектурой, распознаванием номеров и лиц. Вычислительные мощности современных компьютеров выросли на несколько порядков, и это сделало возможным скачкообразный рост технологий видеоанализа.
Видеонаблюдение уже не является прерогативой служб безопасности и все больше востребовано в решении бизнес-задач. Это и подсчет посетителей на входе в магазин, анализ поведения посетителей в торговом зале, автоматизация паркинга, организация систем доступа по распознаванию лица и многие другие. И здесь заказчики предъявляют жесткие требования к надежности и достоверности работы алгоритмов видеоанализа.
Пошаговая инструкция для проектирования систем распознавания автомобильных номеров в нашем видеоролике:
Задачи для системы распознавания номеров
Выявление нарушений и фиксацию номеров нарушителей на автодорогах оставим государственным органам и специалистам из приближенных компаний. Рассмотрим типовые задачи при проектировании и настройке системы распознавания номеров для учета транспорта на въезде на охраняемую территорию и автоматизации паркинга.
Для коммерческих объектов установка любой системы обосновывается либо снижением затрат на организацию бизнес-процесса, либо снижением различного рода рисков и возможных потерь. Снижение затрат при установке распознавания номеров – это, в первую очередь, сокращение персонала и числа сотрудников охраны, задействованных в обеспечении доступа на территорию и работе паркинга. Современные средства позволяют создать полностью автоматическую систему, в которой оператор только контролирует работу и вмешивается в случае возникновения нештатной ситуации.
Сокращение рисков и потерь возможно за счет исключения человеческого фактора при принятии решения о допуске и получения достоверного отчета о трафике, загруженности паркинга, эксплуатации машиномест.
Существуют и другие, пока еще экзотические, примеры использования системы распознавания автомобильных номеров. Так, один из наших партнеров установил систему на въезде на территорию коттеджного поселка и произвел интеграцию с базой данных собственников. При въезде электронное табло приветствует жителя по имени и отчеству, поздравляет с днем рождения или напоминает о размере задолженности по оплате ЖКХ. В итоге просрочка платежей сократилась практически до нуля, а лояльность к управляющей компании увеличилась многократно.
Выбор видеокамеры и ее настройка
Само по себе название «Система распознавания номеров по изображению с камеры» подразумевает, что основное значение для качества работы системы имеет изображение с видеокамеры. Качественное и четкое изображение возможно при правильном выборе видеокамеры, особой настройке ее параметров, правильной установке.
Прежде чем говорить о конкретных рекомендациях по выбору камер, стоит отметить, что при выборе специального устройства для решения специальной задачи не следует ставить во главу угла экономию.
Стоимость камеры в рамках решения задачи распознавания номеров не столь значительна, а самих устройств, как правило, требуется много меньше, чем всех остальных видеокамер в системе видеонаблюдения на объекте. Выбирайте качественные изделия известных брендов с гарантированными характеристиками.
Минимальный размер изображения номера в pix по ширине, при котором гарантируется качественное распознавание номеров, у большинства производителей указывается в 80pix. Выглядит оно так:
Оптимальный размер номера автомобиля по ширине в pix для наилучшей вероятности правильного распознавания составляет 150-200 pix. На картинке ниже показан тот же номер, но в разрешении 200pix.
Как это влияет на разрешение камеры? Зная ширину номера в pix и зная область, в которой номерной знак автомобиля может появиться, вы можете рассчитать требуемое разрешение камеры.
Давайте попробуем рассчитать разрешение для проезда шириной 4 метра. Учитывая, что встречаются номера установленные сбоку, будем считать, что во всем створе ширины проезда может быть номер. Размер номера составляет 520мм. Примем за приемлемую ширину в pix, равную 150. Т.о. Разрешение камеры будет:
Это соответствует разрешению HD камеры 1280х720. Если ширина проезда будет больше, то потребуется увеличение разрешения до FullHD. Устанавливать камеру с разрешением больше, чем FullHD 2Mpix нецелесообразно. В большинстве случаев уже 2Mpix требует дополнительного освещения.
Если в результате расчетов вы получили, что вам будет достаточно разрешения в 1 Mpix, не стоит использовать камеру 2Mpix. Качество распознавания в этом случае может не улучшиться, а даже ухудшиться, т.к. светочувствительность матрицы 2Mpix по определению меньше, чем у камеры с матрицей 1Mpix, и в темное время суток могут появиться шумы, которые затруднят работу алгоритмов распознавания номера.
Вот на что стоит обратить особое внимание, так это на размер матрицы.
Среди распространенных моделей камер на рынке доступны размеры матриц 1/2″, 1/2.5″, 1/3″. Площадь матрицы, а соответственно и количество света у камер с матрицей 1/2″ и 1/3″ отличается больше, чем в 2 раза, но первые требуют специального объектива.
Объектив. Ключевой фактор
Формирование изображения на матрице обеспечивает в первую очередь объектив, и от его параметров зависит исходный результат.
Фокусное расстояние подбирается исходя из обеспечения требуемого угла обзора в зависимости от места установки камеры и расстояния до места, где необходимо распознавать номера. Для этого проще всего воспользоваться многочисленными калькуляторами, которые можно найти в интернете. Следует иметь в виду, что угол обзора зависит так же и от размера матрицы камеры, и данные по углу обзора в характеристиках объектива указываются для справки и для определенного размера матрицы.
Использовать вариофокальный объектив или с фиксированным фокусным расстоянием? Вот здесь нет однозначного ответа. Вариофокальный объектив очень удобен и для проектировщика и для монтажника, он позволяет отрегулировать угол обзора по месту установки камеры. Но у него есть и ряд минусов: всегда меньшая светосила по сравнению с фиксированным, высокая стоимость (качественная оптическая система таких объективов не может стоить дешево), расфокусировка со временем. Если заведомо точно известно, где и как будет установлена камера, то правильно рассчитанный и грамотно подобранный объектив с фиксированным фокусным расстоянием даст лучшие результаты. Но если проект эскизный и специалистам придется по месту искать куда смонтировать камеру, то лучше заложить вариофокальный объектив с широким диапазоном регулировки фокусного расстояния.
Если камера будет работать на улице и в условиях сильно изменяющейся освещенности, то объектив должен быть оснащен АРД.
Если вы планируете использовать ИК-подсветку, то вам потребуется объектив с ИК-коррекцией для того, чтобы изображение было резким как днем, так и ночью при работе ИК-прожектора.
Другие параметры. Специальные настройки для работы в любых условиях
Если посмотреть в описание параметров камер, то можно увидеть множество характеристик, значений разных параметров, алгоритмов обработки изображения. Большая часть из них направлена на то, чтобы сделать картинку приятной для оператора системы видеонаблюдения. Если же говорить о распознавании номеров, то изображение не должно быть «приятным» или «красивым». Оно должно быть читаемым для машинного зрения.
В этой связи выделим основные параметры, на которые стоит обратить внимание, и отметим те параметры, которые не важны, а иногда даже препятствуют качественному распознаванию.
Наиболее важные параметры камеры, востребованные для задачи распознавания номеров:
Другие параметры могут также влиять на качество изображения для распознавания автономеров и должны настраиваться по месту, в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Например, АРД может быть полезным в солнечную погоду, но в темное время суток в свете фар диафрагма может закрыться, и номер уйдет в тень. В этом случае АРД имеет смысл зафиксировать. Аналогично и с другими параметрами, влияющими на изображение.
Что может помешать качественному распознавания номеров:
Любые параметры и режимы в настройке камеры могут сказаться как негативно, так и позитивно, и должны устанавливаться в каждом конкретном случае индивидуально. Важно понимать механизм работы того или иного режима и влияние того или иного параметра. Проконсультироваться по настройке камеры для распознавания номеров вы можете в технической поддержке компании Видеомакс.
Аналог, IP или что-то другое?
Здесь правильнее противопоставить IP-камеру всему остальному. IP-камера передает сжатые данные посредством ЛВС на устройство обработки. В связи с этим возникает множество проблем:
Существуют еще специальные камеры машинного зрения, работающие по особым протоколам и передающие «сырые» данные без какого либо сжатия на приемное устройство для обработки. Эти устройства применяются в специализированных комплексах видеофиксации, и стоимость таких решений крайне высока.
В конечном итоге для коммерческих объектов и решения рядовых бизнес-задач приходится снова возвращаться к IP-камерам и пытаться получить наилучший результат с учетом всех особенностей IP-видеонаблюдения. Для минимизации задержки при кодировании данных и передаче по ЛВС имеет смысл устанавливать тип сжатия MJPEG. Для минимизации потерь сжатия следует устанавливать степень сжатия на самом низком уровне. H.264 может использоваться как второй поток для записи в архив.
Несмотря на то, что наилучшим образом для распознавания номеров подходят стандарты аналоговых CCTV, чаще для распознавания используют все же IP-камеры по причине отсутствия плат видеоввода для новых стандартов для серверного оборудования.
При использовании IP-камер для распознавания номеров следует быть внимательным при расчете и проектировании ЛВС. При ограничениях в пропускной способности канала от камеры до сервера могут возникнуть проблемы с качеством изображения, задержки и пропуски. В этих условиях распознавание номеров будет работать плохо.
Расположение камеры
Выбор места установки камеры для успешного распознавания номеров не менее важен, нежели выбор и настройка самой камеры. Камера должна находиться вне зоны засветки фарами автомобилей. Она не должна быть слишком далеко, иначе из-за длинного фокуса вибрации могут сказаться на изображении. Камера не должна быть слишком близко, иначе возникают недопустимые перспективные искажения номера.
Основные требования к установке камеры для распознавания номеров:
Следует иметь в виду, что шлагбаум создает зону отчуждения, в пределах которой номер перекрывается стрелой шлагбаума. В приведенном примере стоп-линию следует размещать на границе зоны отчуждения или за ней, но не ближе 3-4 метров от шлагбаума.
Для систем распознавания автономеров на въезде на территорию предприятия и в паркинг с низкой скоростью движения автомобиля допустимо отклонение от указанных углов обзора: до 25 градусов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Практика показывает, что это не сильно влияет на качество распознавания при выполнении остальных рекомендаций.
Дополнительное освещение для распознавания номеров
Много света для видеонаблюдения не бывает. Дополнительное освещение в темное время суток может значительно повысить качество распознавания номеров и позволит эффективно бороться со встречной засветкой от фар автомобилей.
Отличные результаты получаются когда комбинируется освещение видимого диапазона и дополнительные ИК-прожекторы. Обычные прожекторы устанавливаются стандартным образом на столбах освещения либо на прилегающих зданиях и создают ровное и комфортное для водителя освещение. ИК прожекторы с узким лучом устанавливают рядом с видеокамерой. В большинстве случаев достаточно мощности дополнительного ИК прожектора в 20 Вт.
При использовании ИК-подсветки следует помнить, что в этом случае камеру необходимо переводить в ч/б режим.
Выбор программного обеспечения для распознавания номеров
Сегодня на рынке представлено большое количество готовых систем распознавания номеров как импортного, так и отечественного производства. Ценовой диапазон на один канал от 10 т.р. на простейшие системы фиксации номеров на низкой скорости движения и до 100 т.р. за модули распознавания номеров на высокой скорости на автостраде в составе интегрированных систем безопасности.
Качество распознавания у большинства продуктов находится на довольно высоком уровне. Получить вероятность распознавания выше 95% на реальном трафике в реальных условиях можно на любом продукте на рынке. Возможности работы самого алгоритма распознавания номеров схожи, и в большинстве случаев модуль даже не требует дополнительной настройки. Все отличия состоят в дополнительных функциях и реализации нестандартных алгоритмов.
Если вам требуется создать систему фиксации номеров автомобилей на въезде и выезде с охраняемой территории, и вероятность распознавания на уровне 95% вполне приемлема, а интеграция в существующую систему безопасности не требуется, то можете выбирать любой продукт любого производителя, имеющий качественную поддержку на территории России.
Если вы строите систему безопасности для крупного объекта, если необходимо реализовать сложную логику взаимодействия системы распознавания номеров с управлением исполнительными устройствами, выполнить интеграцию со сторонними базами данных номеров, и вам требуется вероятность правильного распознавания, близкая к 98-99%, то имеет смысл обратить внимание на полнофункциональные комплексы, которые интегрируют в себе систему видеонаблюдения, распознавания номеров, СКУД и позволяют реализовать нестандартную логику работы за счет макросов и внутреннего программирования.
В большинстве случаев, даже при наличии большого количества разнообразных параметров, модуль распознавания не требует дополнительных настроек. Типовые минимальные настройки, которые необходимо произвести вне зависимости от используемого программного обеспечения распознавания автомобильных номеров:
Настройка зоны поиска номера позволяет значительно снизить нагрузку на сервер системы видеонаблюдения.
Все прочие дополнительные настройки, которыми изобилуют модули распознавания различных производителей, оказывают влияние на качество распознавания, но в большинстве случаев установлены в оптимальные значения. Менять их следует только по указанию технической поддержки производителя, когда все другие возможные источники проблем устранены.
Возможности программного обеспечения по автоматизации въезда. Решение сопутствующих задач
Каждая инсталляция системы распознавания номеров уникальна и требует детальной проработки. Зачастую инсталлятору приходиться решать множество сопутствующих задач. Среди них: управление исполнительными устройствами, интеграция со сторонними базами данных, автоматизация парковки и другие. Ниже приведены типовые задачи, с которыми к нам обращались наши партнеры и которые мы успешно решали вместе с производителями программного обеспечения.
Мы привели несколько примеров с типовыми запросами на дополнительные функции к системе распознавания автомобильных номеров. Данный список далеко не полон и каждый день мы сталкиваемся с новыми интересными задачами. Если у вас есть особое требование, и вы не знаете как его реализовать, проконсультируйтесь со специалистами компании Видеомакс. Мы обязательно найдем наилучшее решение, отладим реализацию еще на стадии разработки проектного решения, поможем в настройке на объекте. Мы несем ответственность за предлагаемые решения и готовы делиться своим опытом и знаниями. Обращайтесь, мы всегда рады помочь.
Помощь профессионалов с опытом внедрения систем распознавания номеров позволит грамотно выбрать проектное решение, спроектировать систему, настроить и запустить распознавание номеров. Звоните в Видеомакс по любым вопросам, связанным с созданием системы распознавания автомобильных номеров.
Расчет конфигурации видеосервера для распознавания номеров
Расчет станционной части системы видеонаблюдения под задачи видеоаналитики нетипичен и всегда требует индивидуального подхода. Распространена ошибка, когда сервер выбирают исходя из типовых задач видеонаблюдения и добавляют стоимость лицензии на распознавание номеров. В итоге сервер на объекте оказывается перегружен, возникают пропуски в обработке данных с камер распознавания.
При расчете нагрузки на серверную часть необходимо учитывать множество факторов: разрешение камеры, формат и размер информационного потока для распознавания автомобилей, количество камер для распознавания на один сервер и т.д. Имея большой опыт в расчете систем для видеоаналитики, технические специалисты компании Видеомакс всегда готовы оказать помощь в подборе станционной части системы видеонаблюдения и оказать консультацию по любым вопросам, связанным с проектированием и настройкой систем распознавания автомобильных номеров.
