FB
MÓJ KOSZYK
Mój koszyk jest pusty

Monitoring

Monitoring obiektów

Systemy rozpoznawania tablic rejestracyjnych. Część pierwsza - montaż kamery.
Aby uzyskać maksymalną skuteczność rozpoznawania tablic rejestracyjnych, kamera obsługująca tą funkcjonalność powinna zostać zainstalowana w odpowiedni sposób, tak, aby obraz tablicy rejestracyjnej jadącego samochodu został odpowiednio uchwycony. W zależności od producenta, nazwy określające funkcjonalność identyfikacji tablic, mogą się nieznacznie różnić, np: LPR (Licence Plate Recognition), ALPR (Automatic License Plate Recognition), ANPR (Automatic Number Plate Recognition), podobnie jak wymagania odnośnie montażu i odpowiedniej liczby pikseli. Przed wyborem miejsca montażu należy wziąć pod uwagę pewne wytyczne jakie muszą być spełnione, np. odpowiedni kąt widzenia kamery, wielkość tablicy rejestracyjnej oraz odległość w jakiej powinna być zamontowana kamera w stosunku do miejsca detekcji. Poniżej przedstawione zostały podstawowe wymagania instalacyjne jakie należy spełnić podczas montażu kamery Hikvision, dedykowanej do identyfikacji tablic.
  • szerokość tablicy rejestracyjnej powinna mieścić się w zakresie od 130 - 300pix w kadrze (optymalnie 150-200pix),
  • kąt pionowy nie powinien przekraczać 30°,
  • kąt poziomy nie powinien przekraczać 30°,
  • odchylenie tablicy nie powinno przekraczać +/-5°.
1. Szerokość tablicy rejestracyjnej, kąty widzenia kamery, obszar detekcji.
Aby obliczyć ilość pikseli przypadającą na tablicę rejestracyjną w kadrze, kąty widzenia kamery, wysokość i szerokość sceny obserwowanej przez kamerę w danej odległości, niezbędne są informacje na temat wielkości przetwornika, jego rozdzielczości, ogniskowej obiektywu oraz odległości od kamery do miejsca detekcji. Poniżej znajduje się tabela z wymiarami wybranych typów przetworników.

TypSzerokość
(mm)
Wysokość
(mm)
Przekątna
(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
Do obliczeń wykorzystany został przetwornik 1/3" (3.6mm x 4.8mm). Wykonywanie obliczeń dla przetworników o innych wymiarach będzie analogiczne.
Widok przetwornika o wymiarach 1/3"
Układy optyczne zakres pola widzenia-obiektyw-przetwornik oraz związane z nimi parametry w odniesieniu do wysokości i szerokości przetwornika przedstawiają poniższe rysunki.
Układ optyczny zakres pola widzenia-obiektyw-przetwornik w odniesieniu do wysokości przetwornika.
Układ optyczny zakres pola widzenia-obiektyw-przetwornik w odniesieniu do szerokości przetwornika.
Legenda:
  • h - wysokość przetwornika,
  • H - pole widzenia kamery w płaszczyźnie pionowej,
  • f - ogniskowa obiektywu,
  • z - odległość od obiektywu do miejsca detekcji,
  • Φh - kąt widzenia kamery w płaszczyźnie pionowej,
  • O - obiektyw,
  • m - szerokość przetwornika,
  • M - pole widzenia kamery w płaszczyźnie poziomej,
  • Φm - kąt widzenia kamery w płaszczyźnie poziomej,
  • Rh - rozdzielczość pionowa przetwornika,
  • Rm - rozdzielczość pozioma przetwornika,
  • Pm - ilość pikseli przypadająca na tablicę w kadrze w płaszczyźnie poziomej,
  • Ph - ilość pikseli przypadająca na tablicę w kadrze w płaszczyźnie pionowej.
Aby wyliczyć kąt widzenia kamery w płaszczyźnie pionowej, należy skorzystać tangensa kąta Φh.
Obliczenia dla kąta widzenia kamery w płaszczyźnie poziomej będą analogiczne, w związku z czym wzór końcowy przyjmie następującą postać:

Pionowy kąt widzenia można również obliczyć w zależności od odległości z od obiektywu do miejsca detekcji oraz wysokości pola widzenia kamery H w tej odległości. Wyprowadzenie wzoru przyjmie wówczas następująca postać.
Obliczenia dla kąta widzenia kamery w płaszczyźnie poziomej będą analogiczne, w związku z czym wzór końcowy przyjmie następującą postać:

Wzór na wysokość pola widzenia kamery można wyprowadzić porównując ze sobą dwa wzory: tg(Φh/2) = (H/2*z) oraz tg(Φh/2) = (h/2*f)
Wyprowadzenie wzoru na szerokość pola widzenia kamery będzie analogiczne w związku z czym przyjmie on następującą postać.
Ponieważ szerokość tablicy rejestracyjnej wynosi 0,52m, wzór na obliczenie ilości pikseli przypadającej na nią w płaszczyźnie poziomej, w zależności od rozdzielczości poziomej przetwornika, przyjmie następującą postać:
Ponieważ wysokość tablicy rejestracyjnej wynosi 0,114m, wzór na obliczenie ilości pikseli przypadającej na nią w płaszczyźnie pionowej, w zależności od rozdzielczości pionowej przetwornika, przyjmie następującą postać:
Mając zamontowaną kamerę w prosty sposób można sprawdzić ile pikseli zajmuje tablica rejestracyjna w kadrze wykorzystując np. edytor graficzny Paint. W tym celu należy wykonać zrzut obrazu z kamery i wkleić go do edytora graficznego. Po zaznaczeniu tablicy rejestracyjnej w dolnym pasku programu pojawi się informacja na temat ilości pikseli jaką zajmuje tablica. Dzięki temu w łatwy sposób można optymalnie ustawić ogniskową kamery na obiekcie, tak aby detekcja przebiegała w sposób prawidłowy.
  • 1 - wybrać opcję zaznaczania,
  • 2 - zaznaczyć tablicę rejestracyjną,
  • 3 - odczytać ile pikseli zajmuje tablica rejestracyjna w kadrze. Pierwsza cyfra oznacza szerokość (214 pix), druga wysokość (62 pix).
2. Kąt pionowy kamery oraz podstawowe odległości.
Wszystkie odległości, jakie są niezbędne do prawidłowej instalacji kamery, można dobrać za pomocą prostych funkcji trygonometrycznych. Kąt pionowy α nie powinien być większy niż 30°. Jeżeli oznaczymy wysokość montażu kamery jako x, odległość od miejsca montażu do miejsca detekcji (licząc po ziemi) jako y, przyjmiemy, że kąt pionowy α wynosi 30°, możemy wyprowadzić następujące wzory.
Rysunek ilustrujący zależności pomiędzy wysokością montażu kamery, odległości od miejsca montażu do miejsca detekcji (licząc po ziemi) oraz kątem pionowym.
a). Obliczenie wysokości montażu kamery, znając kąt pionowy, odległość po ziemi od miejsca montażu do miejsca detekcji.
b) Obliczanie odległość po ziemi od miejsca montażu do miejsca detekcji, znając wysokość montażu kamery i kąt pionowy.
c). Obliczenie kąta pionowego znając wysokość montażu kamery, odległość po ziemi od miejsca montażu do miejsca detekcji.

3. Kąt poziomy kamery.
Poziomy kąt widzenia kamery β w odniesieniu do ścieżki ruchu nie powinien przekraczać 30°.
Rysunek ilustrujący prawidłowe ustawienie kamery w płaszczyźnie poziomej.
4. Odchylenie tablicy.
Kąt odchylenia tablicy rejestracyjnej od płaszczyzny poziomej montażu kamery nie powinien przekraczać +/-5 stopni. Jeżeli samochód porusza się po nachylonej pod kątem powierzchni, również należy wziąć to pod uwagę podczas montażu kamery.
Rysunek ilustrujący maksymalny kąt odchylenia tablicy rejestracyjnej od poziomu jezdni.
4. Przykład
Oblicz na jakiej wysokości x powinna zostać zamontowana kamera z przetwornikiem 1/3" o rozdzielczości 1920x1080, tak aby kąt pionowy wynosił 30°. Odległość od miejsca montażu kamery do miejsca detekcji y wynosi 5,2m (licząc po ziemi). Jaka będzie rzeczywista odległość z od miejsca montażu kamery do miejsca detekcji? Jakie będą kąty widzenia kamery, zakładając że ogniskowa f=6mm? Jaki obszar będzie widziała kamera w odległości z? Ile pikseli przypadnie na tablicę rejestracyjną w płaszczyźnie poziomej i pionowej, jeżeli jej wymiary wynoszą odpowiednio 0,52 x 0,144m? Jeżeli założymy, że ilość pikseli na tablicę rejestracyjną w płaszczyźnie poziomej powinna wynosić między 130 a 300, to czy detekcja kamery będzie działała poprawnie?.

Obliczenie wysokości montażu kamery.
Obliczanie rzeczywistej odległości z od miejsca montażu kamery do miejsca detekcji tablicy rejestracyjnej:
Obliczanie poziomego kąta widzenia kamery dla ogniskowej f=6mm.
Obliczanie pionowego kąta widzenia kamery dla ogniskowej f=6mm.
Obliczenie szerokości pola widzenia kamery.
Obliczenie wysokości pola widzenia kamery.
Obliczenie ilości pikseli przypadającej na tablicę w płaszczyźnie poziomej.
Obliczenie ilości pikseli przypadającej na tablicę w płaszczyźnie pionowej.
Przy kącie pionowym 30°, odległości od miejsca montażu kamery do miejsca detekcji 5,2m (licząc po ziemi), kamerę należy zamontować na wysokości 3m. Rzeczywista odległość od obiektywu kamery do miejsca detekcji, będzie wynosiła 6m. Kąty widzenia kamery, przy ogniskowej 6mm wyniosą 43,6° (w płaszczyźnie poziomej) i 33,38° (w płaszczyźnie pionowej). Szerokość i wysokość pola widzenia kamery w odległości z wyniosą odpowiednio 4,8m i 3,6m. Przy wymiarach tablicy rejestracyjnej 0,52 x 0,144m, rozdzielczości 1920x1080 i wielkości przetwornika 1/3", tablica rejestracyjna w płaszczyźnie poziomej będzie zajmowała 208pix, w płaszczyźnie pionowej 34,2pix. Detekcja kamery będzie działała poprawnie.