Rendszám felismerő (LPR) rendszerek - 1. rész - kamera pozicionáló

A rendszám felismerő maximális hatékonysága érdekében a kamera támogatja ezt a funkciót, amelyet megfelelő módon úgy kell telepíteni, hogy a képeket a rendszámról megfelelően értékelni tudják. Függően a gyártótól, az LPR funkciók elemzik az ALPR (Automatic License Plate Recognition) vagy az ANPR (Automatic Number Plate Recognition). Különbségek lehetnek a követelmények esetében, hogy hova helyezik a kamerák és a szükséges pixelek számát illetően. Választás előtt a telepítés helyén a felhasználónak meg kell vizsgálni néhány fontos dolgot, amit teljesíteni kell, mint például a kamera megfelelő látószöge, a kamera távolsága, ahol a kamerát fel kell felszerelni, valamint a hely felderítése, ahonnan a megfelelő méretben láthatja a rendszámot a képben. Íme néhány gyakori telepítési követelmény, amelyet a Hikvision kameráknál ajánlanak és célszerű alkalmazni rendszám felismerésnél.
  • A rendszámtábla képének szélessége 130-300 pixel között kell lennie (optimális: 150-200 pixel).
  • Maximális függőleges látószög: 30°
  • Maximális vízszintes látószög: 30°
  • A kép vízszintes széle és a rendszámtábla vízszintes széle közötti szögkülönbség (dőlés) nem haladhatja meg a +/-5°-ot.
1. A rendszámtábla képének szélessége, a kamera látószöge, az érzékelési terület.
A képkockában a rendszámtáblát reprezentáló pixelek számának kiszámításához, a kamera látószögei, a kamera által egy adott távolságból megfigyelt jelenet magassága és szélessége - a szükséges információk közé tartozik az érzékelő mérete és felbontása, az objektív gyújtótávolsága, valamint a kamera és a tárgy (érzékelési pont) közötti távolság. Az alábbiakban található egy táblázat a kiválasztott képérzékelőtípusok méreteivel.
TypeLength
[mm]
Width
[mm]
Diagonal
[mm]
1/4"3.2002.4004.000
3.5802.6884.800
1/3"4.8003.6006.000
1/2.7"5.2703.9606.592
5.3704.0356.721
1/2.5"5.7604.2907.182
1/2"6.4004.8008.000
1/1.8"7.1765.3198.932
A példaszámításokat a jelenleg legnépszerűbb, 3,6 mm x 4,8 mm méretű 1/3"-es érzékelőkkel végezzük. Más érzékelők esetében a számítások hasonlóak.
1/3"-os képérzékelő vázlata
Az érzékelő-lencse optikai rendszerek látó mezőjének rövid elemzése
Függőleges látómező az érzékelő magasságához viszonyítva
Vízszintes látómező az érzékelő szélességéhez viszonyítva
Kulcs:
  • h - az érzékelő magassága,
  • H - függőleges látómező,
  • f - az objektív fókusztávolsága,
  • z - az objektív és a tárgy közötti távolság,
  • Φ.h. - függőleges látószög,
  • O - lencse,
  • m - az érzékelő szélessége,
  • M - vízszintes látómező,
  • Φ.m. - vízszintes látószög,
  • R.h. - függőleges érzékelő felbontása,
  • R.m. - vízszintes érzékelő felbontása,
  • P.m. - a rendszámtáblát vízszintesen ábrázoló pixelek száma,
  • P.h. - a rendszámtáblát függőlegesen ábrázoló pixelek száma.
A kamera függőleges látószögének kiszámításához a Φ.h. szög érintőjét használhatjuk.
A vízszintes látószögre vonatkozó számítások hasonlóak lesznek, így a végső képlet a következő formát ölti:
A függőleges látószöget az objektív és a tárgy közötti z távolság és a kamera függőleges látómezejének függvényében is ki lehet számítani, H. A műveletek a következők:
A vízszintes látószögre vonatkozó számítások hasonlóak lesznek, így a végső képlet a következő formát ölti:
A függőleges látómező képlete két képlet összevetésével vezethető le: tg(Φ.h./2) = (H/2*z) és tg(Φ.h./2) = (h/2*f).
A kamera látómezőjének szélességére vonatkozó számítások hasonlóak lesznek, így a végső képlet a következő formát ölti:
Az európai rendszámtáblák szabványos szélessége 0,52 m, a vízszintesen elhelyezkedő megfelelő pixelek számának kiszámítására szolgáló képlet az érzékelő vízszintes felbontásától függően a következő formulát veszi fel:
Hasonlóképpen, az európai rendszámtáblák szabványos szélessége 0,114 m, a függőlegesen elhelyezkedő megfelelő pixelek számának kiszámítására szolgáló képlet az érzékelő függőleges felbontásától függően a következő formulát veszi fel:
Egy már felszerelt kamera esetében egyszerűen ellenőrizhető, hogy a képen (képkockán) hány pixel képviseli a rendszámtáblát, például a Microsoft Paint számítógépes grafikai alkalmazás segítségével. Ehhez a felhasználónak képernyőképet kell készítenie a kamera képéről, és be kell illesztenie a grafikus szerkesztőprogramba. A rendszámtábla területének kijelölése után az alsó sáv tájékoztatást ad a megfelelő pixelek számáról, vízszintesen és függőlegesen. Az információ birtokában a felhasználó beállíthatja a kamera fókusztávolságát, hogy az megfeleljen a megfelelő felismerés követelményeinek.
  • 1 - válassza ki a jelölési lehetőséget,
  • 2 - jelölje meg a rendszámtábla határait,
  • 3 - olvassa le a kép pixeleinek számát - az első érték a pixelek száma vízszintesen (214 pixel), a második függőlegesen (62 pixel).
2. A kamera függőleges szöge és az alaptávolságok.
A kamera megfelelő felszereléséhez szükséges összes távolság egyszerű trigonometrikus függvények segítségével kiszámítható. A kamera hossztengelye és a jármű mozgási síkja (talaj) közötti függőleges szög α nem haladhatja meg a 30°-ot. A kamera telepítési pontjának magasságát x -ként, a pont és az észlelés helye közötti távolságot (a talajon számolva, mivel a tényleges távolság z) y -ként jelöljük, és feltételezzük, hogy az α függőleges szög 30°. Levezethetjük a következő képleteket:
Az LPR-kamera függőleges síkban történő elhelyezését szemléltető diagram: x - a kamera felszerelési helyének magassága, y - a felszerelési hely és az érzékelési pont közötti vízszintes távolság (a talajon mérve), z - a kamera és az érzékelési pont távolsága, α - a függőleges szög.
a) A kamera felszerelési helyének magasságának kiszámítása a feltételezett függőleges szöggel és a felszerelési hely és az érzékelési pont közötti vízszintes távolsággal.
b) A felszerelési hely és az érzékelési pont közötti vízszintes távolság kiszámítása a feltételezett függőleges szög és a kamera felszerelési helyének magassága alapján.
c). A függőleges szög kiszámítása a kamera felszerelési helyének feltételezett magasságával és a felszerelési hely és az észlelési pont közötti vízszintes távolsággal.
3. A kamera vízszintes szöge.
A kamera hossztengelye és a jármű hossztengelye (vagy mozgási iránya) közötti vízszintes β szög nem haladhatja meg a 30° értéket.
Ábra, amely az LPR kamera elhelyezését mutatja a vízszintes síkban.
A β vízszintes szög nem haladhatja meg a 30°-ot.
4. A tábla dőlése.
A kép vízszintes széle és a tábla vízszintes széle közötti szögkülönbség (dőlés) nem haladhatja meg a +/-5°-ot. Ha a jármű oldalirányban lejtős felületen halad, akkor ezt is figyelembe kell venni a kamera felszerelésekor.
A táblának a kamera vízszintes síkjához viszonyított maximális dőlését szemléltető ábra
4. Példa.
Számítsa ki egy 1/3"-os képérzékelővel rendelkező, 1920x1080 pixel felbontású kamera magasságát x , hogy a függőleges szög 30° maradjon. A vízszintes távolság y (a földön) az észlelési ponttól a kamera oszlopáig 5,2 m. Mekkora lesz a tényleges távolság z a kamerától az észlelés helyéig? Mekkora a kamera látószöge, ha feltételezzük, hogy a kamera f = 6 mm-es fókusztávolsággal rendelkezik? Milyen területet lát a kamera a z távolságban? Hány pixel fogja ábrázolni a rendszámtáblát vízszintesen és függőlegesen, ha a méretei 0,52 m, illetve 0,144 m? Elégségesek lesznek-e ezek a számok a rendszámtábla megfelelő felismeréséhez, azaz 130 és 300 pixel között a vízszintes síkban?

A kameratelepítés magasságának kiszámítása:

A kamera és az érzékelés helye közötti tényleges távolság z kiszámítása:

A vízszintes látószög kiszámítása (f=6 mm):
A függőleges látószög kiszámítása (f=6 mm):
A kamera látómezőjének szélességének kiszámítása:
A kamera látómezőjének magasságának kiszámítása:
A rendszámtáblát ábrázoló pixelek számának kiszámítása a vízszintes látómezőben:
A rendszámtáblát ábrázoló pixelek számának kiszámítása a függőleges látómezőben:
Feltételezve a 30°-os függőleges szöget és az érzékelési pont és a kamera közötti 5,2 m-es vízszintes távolságot, a kamerát 3 méterrel a talaj fölé kell felszerelni. A kamera és az észlelési pont közötti z távolság 6 m. A kamera objektívjének 6 mm-es gyújtótávolsága mellett a látószög 43,6° (vízszintesen) és 33,38° (függőlegesen). A látómező megfelelő szélessége és magassága a z távolságban 4,8 m és 3,6 m. A regisztrációs táblának 0,52 x 0,144 m-es méretével és az 1920x1080 pixel felbontású 1/3"-os képérzékelő alkalmazásával a tábla vízszintesen 208 pixel, függőlegesen pedig 34 pixel lesz. Ezek az értékek elegendőek a rendszámtábla-felismerés megfelelő működéséhez.