Распознавание номеров автомобилей

Интеллектуальная видеоаналитика значительно увеличила производительность и возможности современных систем наблюдения. Эта технология обеспечивает автоматизированный сбор и обработку визуальной информации из потокового видео, позволяя мгновенно выявлять и оперативно реагировать на чрезвычайные ситуации. Функционал умной видеосистемы включает такие направления, как защита границ территории, выявление несанкционированного курения, оценка половой принадлежности и возрастной категории человека, розыск потерявшихся несовершеннолетних, фиксирование возгораний, мониторинг скоплений людей в публичных зонах и многое другое. Наиболее популярной функцией нейроанализа является идентификация государственных регистрационных знаков автомобилей.
Эта опция используется для регистрации въезда транспорта на закрытые площадки, учёта автомобильного движения на дорогах общего пользования, аналитики транспортного потока. Широко распространена она среди различных организаций и предприятий:

Коммерческая инфраструктура: бизнес-центры, банковские отделения, отели, кафе, супермаркеты, торгово-развлекательные комплексы;
Культурно-досуговые заведения;
Спортивные площадки: футбольные поля, спортивные клубы, тренажёрные залы;
Производственные компании: промышленные предприятия, стройплощадки, геологоразведка;
Логистические и складские помещения;
Государственные структуры: администрации городов, судебные органы, исправительные учреждения;
Объекты транспортной инфраструктуры: железнодорожные и автобусные вокзалы, аэропорты, речные и морские гавани, автостоянки, АЗС;
Учебные заведения и медучреждения;
Жилые районы и частные владения.

Фирма «Any-Project» профессионально занимается установкой и пусконаладкой комплексов распознавания номерных знаков автотранспорта в Екатеринбурге и других городах России, предоставляя индивидуальные технические решения для юридических лиц и частных заказчиков.

Возможности системы распознавания госномеров автомобилей

Контроль допуска. Предотвращает въезд незарегистрированных транспортных средств на закрытую территорию.
Формирование баз данных. Создаются списки разрешенных («белые») и запрещенных («черные») регистрационных номеров.
Хранение идентификационной информации: дата и время фиксации номера, видеозапись проезда транспортного средства через контрольный пункт.
Удобное структурированное хранение базы номеров в распространенных форматах (например, CSV или Excel).
Автоматический поиск угнанных автомобилей по базам данных правоохранительных органов.
Автоматическое открытие шлагбаумов при въезде зарегистрованных авто и автоматическое закрытие при выезде с территории парковки. Совместим с системами контроля управления доступом (СКУД).
Учет транспорта, прошедшего на охраняемую территорию, фиксирует продолжительность нахождения машины на стоянке.
Организация платного въезда на автостоянку. Используется коммерческими структурами типа гостиниц, ТЦ, кафе и др.
Оптимизация движения транспорта. Помогает эффективно управлять потоками автомобилей на предприятиях с большим количеством транспортных перемещений, включая склады, логистические центры и платные автопарковки.

Типология комплексов распознавания автомобильных номеров
Сегодня на рынке представлено две основные категории решений:

Программные комплексы. Это наиболее распространённые сегодня решения для идентификации регистрационных знаков автомобилей. Их функционирование требует наличия внешнего вычислительного ресурса (облачные сервисы либо физические серверы), компьютерной инфраструктуры и специализированного ПО. Среди преимуществ: разгрузка оборудования комплекса от значительной части вычислений, совместимость практически с любыми типами камер видеонаблюдения, включая даже устаревшие аналоговые модели. Основные недостатки включают сложность настройки и интеграции, высокую нагрузку на сетевые коммуникации и значительные затраты на развертывание. Физическим сервером выступает высокопроизводительный универсальный компьютер, осуществляющий обработку интеллектуального видеоанализа. Пример облачной реализации — сервис Amazon Rekognition, который отличается умеренной стоимостью подписки, хорошей масштабируемостью и высоким уровнем информационной защиты.
Аппаратные комплексы. Представляют собой инновационный подход к обработке видеопотока, когда процедура распознания осуществляется самим устройством записи, благодаря специальному программному модулю, встроенному прямо в камеру наблюдения. Данная технология доступна далеко не каждой камере, а лишь современным цифровым IP-модельям, оснащённым такой функцией изначально или позволяющим установить дополнительный модуль самостоятельно через механизм, аналогичный загрузке приложения из магазина Google Play. Некоторые камеры выпускаются сразу с установленным модулем для считывания госномера автомобиля. Достоинства подхода заключаются в низкой стоимости эксплуатации, минимальном влиянии на локальные сети предприятия (анализ производится внутри самой камеры), отсутствии требований к центральному серверу и возможности автономного функционирования. Главный недостаток — необходимость точной адаптации используемого программного обеспечения под конкретные характеристики используемых моделей IP-камер. Существует также вариант аппаратного комплекса, предусматривающего установку алгоритмов обработки изображений на сам видеорегистратор. Такое решение удобно в установке и управлении, однако ограничено числом подключаемых камер одновременно.

Принцип работы модулей распознавания автомобильных номеров
Работа системы обеспечивается программным обеспечением, камерами видеонаблюдения и дополнительно подключаемым компьютерным оборудованием. Центральная роль принадлежит специализированному интеллектуальному программному компоненту — плагину или ядру распознавания, который занимается обработкой и анализом видеосигнала, поступающего с камер наблюдения.
Процесс обработки включает следующие этапы:

Поиск зоны. Анализируется кадр видеозаписи с целью обнаружения областей, где предположительно размещён автомобильный номер. Для этого применяются специальные математические методы анализа изображений.
Разделение на элементы. Найденная область делится на отдельные фрагменты, каждый из которых представляет собой потенциальный символ автомобильного номера.
Распознавание элементов. Полученные фрагменты сравниваются с эталонными образцами знаков и цифр, содержащихся в базе данных программного обеспечения. Если совпадение найдено, фрагмент классифицируется как соответствующий элемент регистрационного номера автомобиля, иначе отбрасывается.
Составление полного номера. Из успешно распознанных фрагментов формируется итоговый вариант номера, выбираемый системой как наиболее вероятный. Современные программы достигают уровня распознавания около 99%.

Несмотря на высокую точность, существует ряд факторов, снижающих качество распознавания до менее чем идеальных результатов: плохие условия освещения, загрязнённые номера, неблагоприятные углы съёмки камеры и другие обстоятельства. Повышение требований к уровню достоверности до абсолютных значений неизбежно приведёт к увеличению числа ошибочных срабатываний, поэтому разработчики обычно допускают небольшую долю возможных ошибок.
Рассмотрим теперь различия между работой программных и аппаратных решений. Программные комплексы демонстрируют точность распознавания порядка 95–99%. Они способны эффективно обрабатывать различные типы государственных номеров автомобилей разных стран мира, включая российские, белорусские, английские, немецкие и израильские номера.

Особенности работы:

Допустимо подключение к серверу даже аналоговых онлайн-камер, а их количество регулируется мощностью от мощности обслуживающего компьютера. Поэтому при проектировании сети видеомониторинга необходимо рассчитать производительность видеокарты, процессора и памяти. Пропускная способность системы будет зависеть разрешения и других рабочих характеристик видеокамер.
Взаимодействие плагина с базой данных может происходить двумя способами. При первом – связь обеспечивает сервер, устанавливаемый на обслуживающий ПК вместе с плагином. Второй способ – более сложный. Он подразумевает запись БД на один из модулей и постоянное взаимодействие этого модуля с обслуживающими терминалами и серверным компьютером.
Интерфейс видеосистемы позволяет настраивать активацию тревожных сигналов для конкретных номеров или номерных групп (например, автомобилей МВД или других ведомственных служб). Сам сигнал может быть реализован тремя способами: текстовым, звуковым или световым оповещением. Звуковое оповещение допускает включение разных звуков (сирен, ревунов, звонков) для разных событий. Световое, как правило, реализуется через мигание светодиодных лампочек.
В структуру сети обычно входит контроллер, позволяющий оперативно отсматривать интересующие события и менять конфигурацию плагинов в ручном или автоматическом режиме. Контроллер подключается к серверу и также, как остальное оборудование работает на общем ПО.
Большинство современных модулей работает на ОС Windows или Windows Vista.
Одна из востребованных опций – интеграция считывателей номеров со СКУД. При данном сценарии сервер занимается только определением символов, далее в действие вступает контроллер контроля управления доступом, который обеспечивает открытие/блокировку преграждающей конструкции (шлагбаума, ворот, болларда) в зависимости от результатов анализа. То есть функционал сервера сжимается до уровня стандартизированного идентификатора.

Среди известных разработчиков программных систем – бренды Трал-Паркинг, НомерОк, iPera, CVS-Авто, TRASSIR, SpecLab.

Основную нагрузку в аппаратных системах видеонаблюдения несут IP-видеокамеры, точность которых сравнима с программными решениями — около 95–99%. Изучим подробнее характеристики аппаратных комплексов на примере продукции ведущего разработчика видеотехнологий компании HikVision.
Китайский бренд выпускает свыше сорока моделей IP-камер, оснащённых функцией распознавания автомобильных номеров. Вся линейка относится к четвёртой серии DS-2CD4xxx Smart-IP. Устройства поддерживают две схемы работы:

Настройки камер («белые», «чёрные» списки автомобилей) задаются через браузер. Камеры сами управляют шлагбаумом при въезде транспорта, основываясь на результатах идентификации номерного знака. Однако такая схема имеет ограничения: настройка каждой камеры выполняется отдельно, а статистика по дате, времени и направлению движения транспортных средств не фиксируется, что затрудняет создание отчётности.
Номерной знак определяется камерой, после чего данные передаются на видеорегистратор, где формируются аналитические отчёты с указанием даты, времени и направления передвижения автомобиля. Список разрешённых и запрещённых номеров настраивается централизованно в регистраторе сразу для всей группы работающих камер.

Кроме HikVision, подобные устройства выпускают и другие производители, такие как Axis, Beward, NedAp, iPera.
Особенности программного обеспечения
Ключевые параметры качественного ПО включают следующие аспекты:

Количество каналов видеонаблюдения, одновременно обрабатываемых системой. Этот показатель связан с производительностью сервера, качеством видеопотоков и нагрузкой на систему. Большее количество каналов обеспечивает доступ к большему объёму полезной информации.
Способность корректно считывать различные типы государственных регистрационных знаков. Российское законодательство предусматривает несколько десятков различных стандартов номеров, многие из которых сложно определить автоматически. Важно учитывать возможность системы правильно интерпретировать разные форматы, включая зарубежные автомобильные номера.
Удобство интерфейса и дополнительные функциональные возможности программы. Пользователи ценят удобные инструменты поиска и сортировки записей базы данных, гибкую систему авторизации пользователей, интеграцию с внешними системами (например, бухгалтерскими программами типа 1C), возможность получать уведомления по SMS или электронной почте, просматривать контент удалённо с мобильных устройств и компьютеров.

Подбор видеокамер
При выборе моделей камер для решения программных задач автораспознавания важно учитывать ряд факторов. В первую очередь нужно отметить, что одну камеру невозможно использовать одновременно для общего наблюдения за территорией и идентификации государственных регистрационных знаков автомобилей — необходимы разные устройства.
Основные характеристики эффективных камер включают высокое разрешение, хорошую чувствительность к освещению и наличие настройки выдержки (экспозиции). Эти параметры обеспечивают чёткую фиксацию деталей даже ночью и в сложных погодных условиях. Камеры без точной регулировки экспозиции размывают изображение движущихся объектов, затрудняя точное считывание символов номера автомобиля. К примеру, фары встречных машин часто приводят к расфокусировке символики, однако камеры с нужными характеристиками сводят эту проблему практически к минимуму.
Разрешающая способность IP-камер должна строго зависеть от расстояния до дороги и ширины полосы движения. Для достижения наилучших результатов специалисты советуют размещать камеры как можно ближе к проезжей части. Минимальное рекомендуемое разрешение матрицы — один мегапиксель при стандартном расстоянии между полосами примерно четыре метра. Более высокое разрешение обеспечивает лучшую детализацию изображений.
Светочувствительность камеры определяется размером её сенсора, а не разрешением. Чем больше сенсорная площадь, тем выше точность распознавания автомобильных номеров. Обычно используются сенсоры размером 1/3 дюйма, хотя предпочтительнее выбирать оборудование с большим показателем светочувствительности.

Порядок монтажа модульных комплексов видеонаблюдения

Разработка проектной документации. Производится осмотр объекта, оценка его технических условий и конструктивных особенностей, формирование технического задания и графической схемы размещения видеокамер, подготовка и утверждение сметно-проектной документации с заказчиком.
Подбор необходимого оборудования. Осуществляется совместно с клиентом после завершения проектирования системы видеонаблюдения.
Установка компонентов комплекса. Включает монтаж кабельной инфраструктуры, размещение видеокамер и сопутствующего аппаратного обеспечения. Внутри помещений камеры рекомендуется устанавливать на высоте около двух-трех метров, ориентируя объективы внутрь здания таким образом, чтобы хорошо просматривались регистрационные номера автомобилей. Это минимизирует риск искажения номеров от уличного освещения и света автомобильных фар. Для наружных камер оптимальный угол наклона составляет примерно 20-30 градусов относительно горизонта, расстояние до контролируемой зоны должно составлять не больше 20 м, высота подвеса — не превышать четырёх метров. Эти рекомендации являются стандартными, однако конкретные условия эксплуатации объекта могут потребовать корректировки.
Настройка видеокамер перед вводом в эксплуатацию. Необходимо правильно выставить параметры экспозиции, резкости, масштабирования, чёткость картинки (при наличии такой возможности у выбранной модели). Рекомендуется включить функцию автоматической регулировки диафрагмы. При слабом уровне естественного освещения дополнительно устанавливаются осветительные приборы типа фонарей или прожекторов.
Конфигурирование программного обеспечения. Порядок настройки встроенных аналитических модулей подробно расписывается производителем программы. Если инструкция недостаточна ясна либо возникли трудности, допускается обращение непосредственно к производителю ПО для получения удалённой технической поддержки.