Главная » Статьи по системам безопасности - видеонаблюдение, скс, скд, атс » Пляжный Баскетбол – к вопросу ВидеоФиксации (часть четвёртая)
Статьи

Пляжный Баскетбол – к вопросу ВидеоФиксации (часть четвёртая)

Пляжный Баскетбол – к вопросу ВидеоФиксации (часть четвёртая)

09.05.2010

Руцков Михаил Вадимович,
кандидат технических наук, гендиректор MegaPixel Ltd.


Продолжаем разговор, с геометрией и тригонометрией вроде разобрались. Однако всё это для идеальных условий освещения, а система должна работать круглосуточно. И днём, и ночью, а также в сумерках – вечерних и утренних. Как показала практика – “подводных айсбергов” хватает. Итак, приступим – оказывается, задача считывания автомобильных номеров существенно отличается от “традиционного” видеонаблюдения. Чтобы не ходить вокруг да около, посмотрим сразу на реальный кадр, сделанный системой для распознавания автомобильных номеров. Камера аналоговая – с чересстрочной разверткой (Рис. 1).

Jpg 720x576, 108140 байт

Интересная картина получается – не правда ли? Как известно между телевизионными полями (полукадрами) существует задержка в 20 мс. Однако и этого, столь малого интервала времени уже достаточно для смещения машины в кадре. Причём и скорость – всего-то 30-40 км/час. Сами видите – ни о каком деинтерлейсинге говорить уже не приходиться! Отсюда следует первый важный вывод:

В системах для распознавания автомобильных номеров, использующих аналоговые камеры с чересстрочной разверткой – можно работать только с полями!

При этом снижается вертикальное разрешение – аж в 2 раза со всеми вытекающими последствиями, что и было рассмотрено в предыдущей, 3-ей части статьи.

Вернёмся к изображению. Оно достаточно чёткое. А почему? Да потому что электронный затвор установлен на величину 1/1000 с. Это типовое значение для дорожного движения на трассах, на парковках и заездах можно увеличить выдержку до 1/500 с. А что было бы в полукадре, если применить камеру с автоматическим электронным затвором? С наступлением сумерек время накопления будет увеличиваться, достигнув максимума – 1/50 с. Вот тогда-то и появится смаз в изображении, практически от позиции номера в первом полукадре до второго. Отсюда следует второй важный вывод:

В системах для распознавания автомобильных номеров необходимо ограничивать время накопления (работы электронного затвора) величиной не более 1/1000 с!

Это как при фотосъёмке спортивных состязаний (кроме шахмат и шашек, естественно), когда надо выставлять минимальные времена экспозиции. Иначе всё размажется! Ладно, сделали, как доктор прописал, но появляется новая проблема – света на видеосенсоры теперь поступает в 20 раз меньше! А вдруг освещённости не хватит, а вдруг всё загнётся! Ну что ж тогда перейдём от эмоциональных оценок к конкретным цифрам.

Итак, известно из физики, что освещённость измеряется в люксах (не путать с гостиницами). Чтобы было к чему привязаться в реальной жизни, привожу “конкретные данные” (в нижней части страницы):


    50000 люкс - яркий солнечнный день
    5000 люкс - день с плотной облачностью
    500 люкс - день с грозовыми тучами, или
    50 люкс - освещенный коридор, вечер, утро
    5 люкс - сумерки, ярко освещенная улица ночью
    0,5 люкс - плохо освещенная улица
    0,05 люкс - освещенность от полной луны
    0,005 люкс - освещенность от 1/4 луны
    0,0005 люкс - освещенность от чистого звездного неба
Конечно, бывают и другие вариации. Например, некоторые оценки для яркого солнечного дня достигают и 100000 люкс. Сумерки, тоже понятие растяжимое – непонятно когда они начинаются и кончаются. Луна со звёздами нам так же не очень интересны, поскольку начинает действовать искусственное освещение на дорогах. Вот конкретные данные из “СНиП 23-05-95 ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ".

Jpg 531x523, 53066 байт

Естественно появляется вопрос – а когда ж это освещение включается и выключается? Есть такое дело ещё времен советских: “ИНСТРУКЦИЯ по проектированию наружного освещения городов, поселков и сельских населенных пунктов - СН 541-82” п. 3.21.:

Включение наружного освещения улиц, дорог и площадей, территорий микрорайонов и других освещаемых территорий должно производиться при снижении уровня естественной освещенности до 20 лк, а отключение - при ее повышении до 10 люкс. Таким образом, получается, что утренние сумерки - самая напряжённая ситуация! Хотя нет, на улицах и дорогах местного значения и того хуже ночью, но там как бы разогнаться практически невозможно – одни колдобины, эх! А что у нас с камерами – насколько они чувствительны? Да без проблем – вот данные о той самой камере, с который наш кадр получен был - KC-30H2C. Итого, имеем параметр – чувствительность 0,002 люкс! Ух, ты – круто!!! Ясно дело, что измерения велись, как минимум, для значения электронного затвора в 1/50, а это в 20 раз меньше. Тогда автоматом получаем – 0.04 люкс.

Так этого ж за глаза хватить должно с учётом вышеприведённых данных! Ан нет, как пишут сами разработчики: “Освещённость в зоне контроля должна быть не менее 50 люкс”. Мне также попадалось значения в 80 люкс, у других производителей. Так в чем же дело? Причин тут две. Первая, разработчики камер явно лукавят, стараясь приписать как можно больше нулей после запятой. Как уж они измеряют – одному богу известно, главное чтобы товар был “лицом”! На эту тему написана замечательная статья. Хоть она и 8-ми летней давности, однако, до сих пор актуальна, поскольку технологии технологиями, а дурь людская – вечна!!! Вот, смотрите - “Н.Е. Уваров. Секреты высокой чувствительности ТВ камер”. Привожу заключительный вывод автора:

Таким образом, секреты высокой чувствительности видеокамер практически всегда связаны или с недобросовестной рекламой или с экспериментальными ошибками. И я надеюсь, что материалы статьи помогут Вам разобраться в ситуации, когда Вас будут пытаться очаровать рекордными значениями чувствительности.

Вторая причина – низкая контрастность при недостаточном освещении. Распознавание начинает сбоить или просто перестаёт работать. Попробую пояснить на наглядном примере. Наверняка все вы ходите в магазины по продукты. И чтобы не купить какую-нибудь гадость (например, с кучей сахара, жиров иль калорий) пытаетесь прочитать этикетку. А на ней все буковки и циферки такие крохотные – хоть микроскоп доставай. Есть два варианта решения проблемы – подойти к лампочке или применить лупу (всегда ношу с собой). Вот так зрение человеческое устроено – мы видим мелкие объекты лишь при высоком контрасте.

То же самое происходит и в системах для распознавания автомобильных номеров, с одной лишь разницей – лупу там уже не применишь. Пространственная разрешающая способность камер в традиционных системах и так ниже нижнего предела, что тоже уже обсуждалось в предыдущей, 3-ей части статьи. Думаю не надо объяснять, почему нельзя использовать цветные камеры – у них и чувствительность на пару порядков меньше, чем в монохромных, да и пространственное разрешение хромает. Тогда позвольте огласить третий важный вывод:

В системах для распознавания автомобильных номеров необходимо применять только монохромные камеры, причём мегапиксельные с технологией Progressive Scan!

Но и на этом все беды аналоговых камер не заканчиваются. Они ведь создавались для общего видеонаблюдения, поэтому и оснащены соответствующими решениями, позволяющими - наблюдать. А именно, работать в широком динамическом диапазоне по освещению, предоставляя оператору более-менее читабельную картинку. Для этих целей, кроме электронного затвора, ещё имеется автодиафрагма и АРУ. Они – открываются-закрываются, усиливают-ослабляют, пытаясь влезть в рабочую область. Но делают это по своему разумению. И вот, что при этом получается (Рис 2.)

Jpg 780x950, 138543 байт

Итак, смотрим на левую колонку – авто въезжает, находится в центре и выезжает из зоны контроля. В верхнем кадре (въезд) более половины площади занимает дорожное полотно, достаточно яркое, поскольку солнце бьет сзади и отражаясь от поверхности попадает в камеру. Наши “автоматчики” сразу “просаживают” зону номера в полную темень! Затем ситуация слегка меняется (центр) – яркого асфальта уже меньше и номер начинает “проявляться”. Ну, и на выезде всё темно (тень, само авто) – номер, как на ладони!

Переходим к правой колонке. Это всё с одной и той же камеры, парой минут позже. Начало вроде бы аналогичное. Однако кузов у авто уже ярко белый и… “автоматчики” наготове, зона номера даже слегка тухнет, а на выезде её практически уже и не видно – “беленького” в кадре многовато будет!!! Поверьте, эта ситуация проявляется более выражено, когда солнце с другой стороны, да асфальт тёмный. Вот вам - абсолютно тупые алгоритмы управления автодиафрагмой и АРУ! И сделать ничего нельзя, кроме как отключить АРУ с риском полного “заплыва” изображения или крутить ручку “Peak-Average” на объективе. А сие есть лишь интегрирование от локального к глобальному!

Какой же выход? А вариант только один – пора завязывать с аналоговыми камерами и переходить на цифровые. Но только не на традиционные IP с Fast Ethernet и компрессорами, а на нормальные (как-нибудь поделюсь), с полным управлением режимами прямо из алгоритма распознавания.

Однако проблемы ещё не кончились, в следующей части будут рассмотрены вопросы, связанные с отражающей способностью и цветом номерных пластин, а так же с новомодным увлечением – ИК-подсветкой! Будет очень весело, как на бразильском карнавале!!!

Взято с http://sec.ru/

23.06.2010



------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Облако тегов:

«... Безопасность — это категория неизмеримо более высокая, чем величие». /Кардинал Франции Ришелье/