Критерии выбора IP камер для распознавания номеров

Рекомендуемое ПО 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.    

Как правило, в спецификации на ПО распознавания номеров указываются требования к ширине номерного знака на экране, достаточной для уверенного их распознавания. Так, например, программный модуль АвтоТрассир требует ширины в 120 пикселей, а НомерОК  - 80 пикселей.  Отличия в требованиях объясняются как нюансами работы алгоритмов распознавания, так и допустимым уровнем достоверности, принятым разработчиком. Из личного опыта можно отметить, что  АвтоТрассир более требователен и «капризен» в части выбора оборудования, объектива, правильности установки камеры. Но, будучи доведенным до ума, показывает стабильно достоверные результаты и мало зависит от погодных условий. 

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:

R_lin – линейное разрешение, пикселей на метр

R_h – горизонтальное разрешение камеры (например, R_h =1080)

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   

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.  

Чем больше дистанция от камеры до объекта, тем глубина резкости больше, поэтому не стоит стремиться размещать камеру максимально близко к зоне распознавания. С другой стороны - чем фокусное расстояние больше, тем глубина резкости меньше. По нашей практике, оптимальное расстояние от камеры до ам – в пределах от 6 до 10 метров. Хотя не является невозможным и распознавания с расстояния и 100 метров.

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
Dahua IPC-HF8301E Utlra WDR 120Дб, Ultra 3DNR Матрица: 1/3" Progressive Scan CMOS Макс. разрешение: 3мп, 2048x1536 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
Наружная сетевая видеокамера Axis Q1604-E Матрица: 1/3” Progressive Scan CMOS Макс. разрешение: 1,3мп, 1280х960 пикс Объектив: 2,8 – 8 мм (F1.2) Особенности: Высокая чувствительность, автофокус