سیستم پلاک خوان خودرو

نحوه عملکرد دوربین پلاک خوان

این نوع سیستم ها، سیستم های هوشمند می باشند که با نصب دوربین در هر یک از نقاط ورودی و خروجی خودروها، تصاویر خودروها را ضبط می کند و با استفاده از الگوریتم پیشرفته شماره پلاک خودرو ها را با دقت بالا ثبت می نماید. و پس از آن توسط نرم افزار های مربوطه داده ها پردازش می شود.

با توجه به ضبط تصاویر توسط تمامی دوربین های مداربسته نصب شده ، مساله ی مهمی که در قرائت پلاک ها وجود دارد وضوح تصاویر و میزان دقت در تشخیص اعداد و حروف پلاک می باشد.دوربین های مداربسته تنها قادر هستند  تصاویر را ضبط و برروی صفحه نمایش نشان دهند و اگر تنها هدف از نصب دوربین، نمایش اطلاعات باشد از دوربین هایی با تکنولوژیHS-BLC  استفاده می شود که هیچ نیازی به نرم افزار ندارد.این دوربین ها با به حداقل رساندن نور چراغ اتومبیل، حروف و اعدا پلاک را قابل رویت می سازند.ولی موضوعی که در سیستم های پلاک خوانی حائز اهمیت است، علاوه بر نمایش اعداد و حروف درصفحه نمایش، قرائت اطلاعات می باشد.که از طریق نرم افزار امکان پذیر می باشد.این نوع از نرم افزارها با استفاده از الگوریتم OCR، با دقتی بالای ۹۶درصد اعداد و حروف پلاک ها را تشخیص می دهند. این نرم افزار توانایی خواندن و تشخیص پلاک در خودرهای حتی در حال حرکت را نیز دارد.

در سیستم های پلاک خوان اگر از دوربین هایی با لنز با کیفیت استفاده شود دیگر لازم نیست در ورودی هایی مانند پارکینگ اپراتور پلاک ها را دستی وارد کند. بدان صورت که می توان اپراتور را کاملا حذف کرد و دوربین مدار بسته  را برروی درب برقی و یا سیستم راه بند متصل کرد.البته در بسیاری مواقع با تابش پروژکتورهای مادون قرمز دوربین ها می توانند اطلاعات پلاک ها را با خطای کمتر از ۴ درصد ثبت کنند.برای حداقل رساندن میزان خطا در قرائت پلاک ها، از دوربین های پلاک خوان ترکیبی CCD های حساس به IR و رنگی، استفاده می شود.به همین دلیل مادون قرمز تصویر واضح تری جهت پلاک خوانی ارائه می دهد  وتصویر مرئی به عنوان تصویر کمکی مورد استفاده قرار می گیرد.این روش مناسب درسیستم های هوشمند ترافیکی می باشد. این نوع سیستم ها به دلیل عدم نیاز به هرگونه تگ برای نصب برروی خودروها، از نظر هزینه بسیار مرقون به صرفه می باشد.

با توجه به توضیحات فوق سیستم های پلاک خوان دارای سه اجزای اصلی می باشند که عبارت اند از:

دوربین پلاک خوان
دوربین پلاک خوان
که وظیفه ثبت تصاویر را دارد
که وظیفه ثبت تصاویر را دارد
نرم افزار
نرم افزار
که الگوریتم تشخیص پلاک در تصاویر را برعهده دارد
که الگوریتم تشخیص پلاک در تصاویر را برعهده دارد
سخت افزار
سخت افزار
شامل پردازنده، متعلقات و پایه دوربین می باشد، که برای پشتوانه عملکرد الگوریتم ها می باشد
شامل پردازنده، متعلقات و پایه دوربین می باشد، که برای پشتوانه عملکرد الگوریتم ها می باشد

اطلاع از برد پلاک خوانی دوربین مداربسته کمک زیادی در انتخاب دوربین مناسب برای کاربری شما خواهد کرد اما برد پلاک خوانی دوربین ها به راحتی قابل تشخیص نیست و نیازمند انجام محاسباتی است که با PPF ارتباط دارد.

PPF مخفف اصطلاح Pixel Per Foot به معنای تعداد پیکسل در هر فوت عرض است و میزان تراکم پیکسلی در پلاک خودرو را نشان میدهد. برای مثال در دوربینی با رزولوشن ثابت هر قدر پلاک به دوربین نزدیک تر شوند PPF آن بالاتر می رود. به همین صورت هر قدر زاویه دید دوربین کمتر شود (لنز زوم شود)PPF  بیشتر می شود.

به صورت استاندارد برای تشخیص پلاک خودرو ، شما به تصویری با ۴۰PPF  نیاز دارید. اندازه پلاک استاندارد خودرو ۱٫۷ فوت است این یعنی عرض پلاک خودرو باید حداقل ۶۸ پیکسل داشته باشد. ممکن است پلاک خودرو با ۳۰ PPF نیز قابل تشخیص باشد اما تشخیص با کمتر از این مقدار بسیار مشکل خواهد بود.

سایر عوامل موثر بر تشخیص پلاک خودرو :

  • زاویه دید: برد دید در نظر گرفته شده در جدول بالا در صورتی قابل استناد است که دوربین مدار بسته در ارتفاع پلاک خودرو قرار گرفته و به صورت مستقیم از آن تصویر بگیرید. در صورتی که صورت با زاویه در تصویر دریافت شود امکان تشخیص صورت به کاهش می یابد. در صورتی که زاویه دید دوربین نسبت به صورت بیش از ۴۵ درجه باشد امکان تشخیص پلاک بسیار کم خواهد شد.
  • نورداشتن نور مناسب و ضد نور نشدن تصویر نیز برای گرفتن تصویر مناسب از پلاک بسیار مهم است. حالت ایده ال برای نور وجود منبع پشت دوربین و رو به پلاک و وجود نور مرئی به جای نور مادون قرمز است.

نرم‌افزار دوربین پلاک خوان

نرم‌افزار دوربین پلاک خوان  روی کامپیوترهای معمولی نیز قابل پیاده‌سازی است و البته می‌توان آن را به سایر اپلیکشن ها و دیتابیس‌ها لینک کرد. کار این نرم افزار اینگونه است که در ابتدا با تکنیک‌هایی از پردازش تصویر، شماره پلاک خودرو را شناسایی و نرمالایز (Normalize) کرده و بهبود می‌دهد آنگاه با استفاده از سیستم شناسایی کاراکتر اپتیکی یا همان Optical Character Recognition ، حروف آلفانومریک پلاک را استخراج می‌نماید.

دوربین مدار بسته  ای که برای تشخیص پلاک استفاده می شود باید دارای مشخصات ذیل باشد :

  • کیفیت دوربین مداربسته باید HD یا MP پیکسل باشد
  • دوربین دید در شب (  IR  ) باشد
  • دارای قابلیت WDR باشد ( ضد نور چراغ خودرو )
  • بدنه دوربین پلاک خوان ضد ضربه و ضد آب باشد

الگوریتم عملکرد دوربین‌ پلاک خوان

الگوریتم تشخیص و شناسایی در دوربین‌های پلاک خوان شامل هفت مرحله بصورت زیر می‌باشد:

مکان‌یابی پلاک یا همان  Plate Localization: در این مرحله پلاک پیدا شده و در تصویر جداسازی می‌شود

  جهت‌یابی و سایز بندی پلاک یا همان  Plate Orientation and Sizing: در مرحله دوم عملیات تصحیح انحرافات زاویه‌ای پلاک و تصحیح اندازه آن در ابعاد مورد نیاز انجام می‌شود.

  نرمالایز کردن یا همان Normalization : نرمالایز یا نرمال کردن تصویر که همان کنترل و تنظیم روشنایی و کنتراست تصویر است در مرحله سوم انجام خواهد شد.

  تقسیم‌بندی کاراکترها یا همان Character Segmentation: همانطور که می‌دانید یک پلاک از چند حرف و شماره تشکیل شده است. سیستم دوربین پلاک خوان می‌تواند در این مرحله هرکدام از کاراکترها را جداسازی و تقسیم‌بندی کند.

  شناسایی کاراکترها بصورت اپتیکی یا همان OCR :در مرحله پنجم سیستم پلاک خوان، از OCR استفاده می‌کند تا کاراکترهای جداسازی شده را شناسایی کند. آنگاه بصورت حروف آلفانومریک ذخیره خواهند شد.

  تجزیه تحلیل ژئومتریک یا همان Geometrical Analysis : در مرحله ششم، کاراکترها و موقعیت‌های ثبت شده براساس قوانین مخصوص همان کشور تحلیل خواهند شد.

  میانگین گیری از چندین مقدار شناسایی شده از چندین فیلد یا همان The Averaging: در مرحله پایانی الگوریتم کار دوربین پلاک خوان برای حصول اطمینان از صحت پلاک شناسایی شده، از چندین مقدار، میانگین گیری می‌شود.

 

بعضی از سیستم‌ها در نرمال کردن تصویر یعنی در مرحله سوم برای افزایش اختلاف حروف و پس زمینه، از تکنیک‌های شناسایی مرز یا همان  Edge Detectionاستفاده می‌کنند. استفاده از فیلتر میانی یا همان Median Filter شاید برای کم کردن نویزهای تصویر مفید فایده واقع شود.

محدودیت‌های دوربین پلاک خوان

نرم‌افزار دوربین پلاک خوان باید بتواند با وجود مشکلات و محدودیت‌های خاصی، عملکرد درستی داشته باشد. این محدودیت‌ها و مشکلات می‌توانند مانند وضوح تصویر یا رزولوشن پائین یا تصاویر تار یا به عبارتی بلوری، روشنایی و کنتراست کم تصویر، اثر تابع گاما و ….  باشند.

سرعت شاتر

برای پیشگیری از تار شدن تصاویر، سرعت شاتر، معادل یک هزارم ثانیه تنظیم می‌شود. اگر سرعت شاتر پایین باشد به دلیل این که خودرو در حرکت است و بخصوص اگر ارتفاع دوربین نسبت به خودرو بسیار بالاتر باشد تصویری تار گرفته و در اختیار سیستم شناسایی دوربین پلاک خوان قرار داده خواهد شد.

دوربین-مداربسته-پلاک-خوان

جمع بندی و نتیجه گیری :

بی تردید کنترل تردد خودرو و مدیریت پارکینگ یکی از زیرسیستم ها اصلی سیستم جامع کنترل تردد می باشد و بدین لحاظ ضروریست با دیگر سیستم های مرتبط بصورت یکپارچه تحت مدیریت قرار گیرد. اطلاعات مشترک مورد استفاده این سیستم ها از جمله اطلاعات کارکنان سازمان به تفکیک بخش ، شیفت و نظام تردد پرسنل ، وضعیتهای ترددی افراد (ماموریت ، مرخصی و…) و بسیاری از اقلام اطلاعاتی دیگر که روز به روز در حال گسترش می باشند ، تفکیک ناپذیری این سیستم ها را از یکدیگر قطعی نموده است.

لیکن در انتخاب راهکار شناسایی ، ثبت و مدیریت خودروها همانطور که تشریح شد دو روش اصلی قابل مفروض است که بر اساس ویژگیهای سازمان مورد استفاده قرار می گیرد :

  • بکارگیری دوربین با نرم افزار داخلی : در این راهکار نرم افزار پردازش تصویر در درون سخت افزار دوربین به اجراء در آمده و پلاک شناسایی شده بعنوان خروجی دوربین به سیستم مورد استفاده ارائه می شود. غالب این دوربین ها از طریق وب سرویس نیز با سایر نرم افزارها تبادل اطلاعات دارند.
  • بکارگیری دوربین ثبت تصویر : در این راهکار از دوربین های عکس برداری با حداقل کیفیت ۲ مگاپیکسل و سایر ویژگیهایی که پیشتر بیان شد استفاده می شود. تصویر ثبت شده در دوربین به کامپیوتر میزبان نرم افزار پردازش تصویر منتقل و شناسایی پلاک توسط نرم افزار مربوطه به انجام می رسد.

معیارهای تصمیم گیری

از بعد مالی دوربینهای پلاک خوان طبیعتا هزینه بالاتری را دارا بوده ولی در عوض نیازمند نرم افزار مجزایی نیستند و بدین لحاظ برای تعداد انگشت شمار توجیه اقتصادی مناسبی دارند. در صورتیکه ابعاد پروژه مشتمل بر تعداد بالای دوربین باشد ، آنگاه در راهکار استفاده از دوربین ثبت تصویر ، هزینه نرم افزار پردازش تصویر مجزا بر تعداد دوربین ها تقسیم و توجیه اقتصادی بهتری پیدا خواهد کرد.

با توجه به آنکه دوربین های پلاک خوان وارداتی بوده تکنولوژی آن بومی نشده است ، می توان در نحوه عملکرد آنها از جمله دارا بودن در پشتی (Back Door) ، ارسال اطلاعات برای سایر سیستم ها و… تردید داشت. لیکن در صورت استفاده از دوربین ثبت تصویر ساده و استفاده از نرم افزارهای بومی برای پردازش تصویر و تشخیص پلاک می توان به سطح امنیتی بالاتری رسید.

الگوریتم های OCR مرتبا در حال پیشرفت هستند. استفاده از مفاهیم هوش مصنوعی و سیستم های یادگیرنده ، توسعه این الگوریتم ها را شتاب بیشتری بخشیده است. استفاده از دوربین های پلاک خوان می تواند سطح قابل قبولی از دقت را از ابتدای کار ارائه نماید ولی این سطح کیفی عموما ثابت بوده و قابل بهینه سازی نیستند و در صورت نیاز به ارتقاء آن ، لازمست کل سیستم دوربین تعویض شود. در مقابل استفاده از راهکار نرم افزار مجزا ، این قابلیت را به همراه دارد که می توان به سادگی الگوریتم ها را ارتقاء داد ، هر چند ممکن است در ابتدا سطح کیفی پائین تری از راهکار دوربین پلاک خوان را شاهد باشیم.