Trafik sistemleri için doğru kamera seçimi göz korkutucu olabilir. Bu yazıda bahsedilen detayların takip edilmesi halinde başarı elde edilebilir.
Trafik sistemleri ulaşım güvenliğini iyileştirir, yasaların uygulanmasını sağlar, hatta gelir elde edilebilir. Ancak trafik sistemlerinde kullanılacak olan kamera seçerken zorlu ortamları ve özel uygulama ihtiyaçlarını dikkate almamak, sistem başarısını etkiler.
Trafik sistemlerinde kullanılan kameralar; trafik görüntülemesi, plaka tanıma sistemi, hız tespit uygulaması, vb birçok alanda belirgin şekilde kullanılmaktadır. Uygulamaya bağlı olarak, farklı tip kameralar ve sistemler gerekebilir. Tüm kurulumlar kendine özgü zorluklara sahip olabilir. Örneğin zorlu ortamlara dayanma kabiliyeti, hızlı geri bildirim için uçta gömülü sistemlere dayalı analiz olsun, çeşitli zorluklar vardır.
Görüntü kalitesi parametresi :
Trafik uygulamaları için kamera araştırmasında, tüm herşey resim kalitesi ile başlar. Bir pts uygulamasında, sistem 2 ana göreve sahiptir. Kamera görüş alanında plakayı tespit etmek ve plakayı decode etmek. Her iki görev esnasında hata olabilir. Başarılı ANPR/ALPR sistemleri, yazılımın optik karakter tanıma (OCR) ve optik karakter doğrulama (OCV) görevlerini gerçekleştirmesi için yüksek kaliteli görüntüler gerektirir. Sistem tasarımcıları ve entegratörleri güçlü kameralara ihtiyaç duyar.
Düşük kaliteli görüntü sensörlü kameralar yüksek kaliteli görüntüler üretmez. Görüntü sensörü kritik parçadır. Trafik sistemlerinin kurulduğu sahnelerin parlaklığı, değişen dış mekan aydınlatma koşulları nedeniyle değişkenlik gösterir. Kamera aydınlatma koşullarından bağımsız olarak bir görüntünün en parlak ve en karanlık kısımlarını ve bunlar arasındaki değişiklikleri yakalayabilmeli ve sağlayabilmelidir.
Dinamik Aralık (Dynamic range), görüntüde en karanlık ve en parlak alan arasındaki ışık seviyesindeki farklılıktır. Trafik sistemlerinde ortam parlaklığı çok değişkendir ve kameranın doğru görüntüyü elde edebilmesi için DR desteklemelidir. Yüksek decibel’li DR daha iyidir. Machine vision kameralar genellikle 70dB Dynamic range ile gelmektedir.
Niçin standart surveillance kamera değil de endüstriyel machine vision kameralar tercih edilmeli ?
Endüstriyel kameralar görüntüyü sıkıştırılmamış raw data olarak işlenmek üzere doğrudan aktarırlar. Gelen raw datayı karşılan örneğin mini pc, nispeten büyük hacimli veriyi işlemekten sorumludur. Bu durumun en büyük faydası, görüntüde herhangi bir kayıp yoktur. Özellikle edge analitik koşacak platformlarda kritiktir.
Ayrıca aşağıdaki soruları yanıtlayarak machine vision kamera kullanma ihtiyacı olup olmadığını da anlayabilirsin.
1- Sürekli aynı görüntü kalitesine ihtiyaç duyuluyor mu ?
2- bilgisayarlı görüş koşturuyor musun ? (bilgisayar görüntü bazında karar veriyor mu ? Işlem yapıyor mu ? ) yoksa yalnızca görüntüleme mi yapıyorsun ?
3- uygulama ihtiyacına uygun lens seçimini yapmak istiyor musun ?
4- veri ara yüzünde esneklik istiyor musun ? (usb3.0, gigE, 10GigE, vb.)
5- videoyu bir uygulamaya entegre etmek için programlamanız mı gerekiyor ?
6- entegrasyon ve yönetim için sdk ihtiyacın var mı ?
Eğer yanıtlarınız evetse, machine vision kamera kullanmalısınız. Ayrıca endüstriyel kameralar C/C#/C++ vb ile programlanabilen sdk ile gelir. Hem kameradan veri almayı, hem kameranın ayarlarını yapmamızı sağlar.
Standart surveillance kameralar, hareketli objeleri yakalarken bulanıklık ya da motion blur meydana gelir. Çünkü rolling shutter sensördür. Endüstriyel machine vision kameralar global shutter’lı sensörler kullanır. Global shutter’lı sensörler sahneyi yukarıdan aşağıya bir kerede yakalar. Sensörün yukarıdaki piksellerini açarak tarama gibi aşağı inmek yerine, sensör tüm pikselleri aynı anda kullanarak sahneyi yakalar
standart surveillance / webcam kameralarında yalnızca USB verileri için bir arabirim bulunurken, endüstriyel makine görüş kameralarında donanım ve yazılım giriş ve çıkışları bulunur. Bunlar, bir tetiğin resim çekmesi ve bir flaşın nesneyi aydınlatması için tam zamanlamaya izin verir.
Machine vision kameralar da uygulama ihtiyacınıza uygun lensi seçebilirsiniz. Geniş açılı, dar açılı lensler ile çalışabilirsiniz.
Lensler farklı çözünürlükleri destekleyecek şekilde gelir. Lensi seçebilmek için sensör boyutunu, Çalışma yapacak olduğunuz mesafeyi, görüş açısını bilmeniz gerekir.
Renkli görüntü elde etmek, Yansımaların üstesinden gelmek
Renk diğer önemli kalite metriğidir. PTS senaryolarında, Siyah/Beyaz görüntü plaka için, renkli görüntü içerik kamerasıdır. (trafik lambası, renkli işaretlenmiş yollar, trafik işaretleri, vb)
Görüntü sensörlerinin kuantum verimliliğine özel bir tepkisi vardır. Kuantum verimliliği, bir görüntü sensörünün fotonları elektronlara dönştürme yeteneğini belirler ve dalga boyuna bağlı olarak değişir.
Renk düzeltici matris, gerçek dünya renklerini elde etmek için ölçümleme ve telafi etme işlemlerini yapar. Bu, özellikle küçük renk farklılıklarının sonuçların doğruluğunu ve güvenilirliğini olumsuz etkileyebileceği uygulamalarda önemlidir.
Kamera ve görüntüleme sistemleri, araç ön camı gibi noktalarda yansıma ve parlamayı telafi etmek zorundadır. Aracın içini görüntülemek istediğimiz durumlarda, yansıma , parlama vb olması halinde aracın içini görüntülemede zorluk çıkabilir. Monochrome polarize sensör ile araç içini zor sahnelerde bile görüntülemeyi sağlar.
Rugged, güvenilir tasarım :
Kameranın çalışacağı ortam koşuluna göre geniş sıcaklık aralığında çalışabilir olması, bunun için rugged muhafaza (muhafaza içinde heater, fan, vb bileşen) içine entegre edilmiş olmalıdır. Bu tip zorlu uygulamalarda kullanılacak kameraların HALT testleri olarak bilinen (Yüksek hızlandırılmış ömür testi) testlerinden başarıyla geçmelidir.
Entegratörler kamerayı seçerken, şok ve titreşimi de düşünmelidir. Uzun süreli sistem güvenilirliği için endüstri standartlarına uygun şok ve titreşim testlerinden geçmiş olmalıdır.
Örnek test kriterleri : http://softwareservices.flir.com/BFS-GE-16S2-BD2/latest/Quality/CriteriaThresholds.htm?Highlight=vibration&_ga=2.203257682.2136562515.1653569829-1153408134.1653569829
Gerektiğinde ortam koşullarına uygun test raporları alınmalıdır.
Genel olarak ITS kameraları güvenilir olmalıdır. Kameraların uzun süre arızasız, ve değiştirilmesi gerekmeden görevlerini yerine getirebilmelidir. ITS entegratörleri, hali hazırda konuşlandırılmış bir sistemde kameraları değiştirmenin maliyetini ve zorluğunu bilirler. Entegratörler, uzun yıllar boyunca bir ITS ortamında performans gösterdiği kanıtlanmış yüksek kaliteli kameraları seçerek rahatsızlık ve sıkıntıdan kaçınabilir.
Temel seçim parametreleri :
| Veri arayüzü | GigE, USB3.0, Camera link, 10GigE, CoaXPress |
| Çözünürlük | 0.3 MP ~ 20 MP |
| Mono/Color | Siyah beyaz veya Renkli |
| Maks. Frame rate | 10fps, 24fps, 35fps, 49fps, 52fps, 60fps, 100fps (farklı ara değerler vardır ) |
Cihaz seçiminde karşılaşılacak detay parametreler aşağıdaki gibidir.
Sensör tipi : CMOS, global shutter, rolling shutter
Sensör boyutu : 1”, 2/3”, 1/2.9”, 1/1.8”, 1/2.5” vb
Pixel boyutu : 1.67um, 2.4um, 3.45um, 6.9um, vb
Çözünürlük : 0.3MP, 0.4MP, 0.5MP, 1.3MP, 1.6MP, 1.7MP, 10MP, 12MP, 20MP, 25MP,
Frame değeri : 12FPS, 47FPS, 60FPS, 120FPS vb
dinamik aralık : 50dB, 69dB, 70dB, 72dB
SNR : 40dB, 45dB
Exposure süre : 1us ~ 14 us , standart exposure : 15 us ~ 10 sn
Mono/Color tipi : siyah beyaz ve renkli tip
Binning : 1×1,2×2 gibi değerler görürüz. Binning, sinyal-gürültü oranını iyileştirmek amacıyla endüstriyel bir kameranın sensöründeki birkaç komşu pikseli bir piksel bloğuna özetleme tekniğini açıklar.
Veri ara yüzü : GigE, USB3.0, Camera link, 10GigE, CoaXPress
Power supply : 9vdc, 12vdc, geniş voltaj aralığı örnek : 9VDC~24VDC
güç tüketimi : kaç watt ?
Lens montajı : c-mount vb..
boyutlar : boyut kutulama aşamasında oldukça önemlidir.
Ağırlık : kaç gr, ?
IP koruması : IP20,IP30 vb…
Çalışma sıcaklığı : 0~50, -10 ~ +60, (cihaz muhafazaya sahip değilken)
bağıl nem : <=95% , 20%~80% vb.
Entegrasyon desteği : SDK,API, desteği,
Sertifikasyon : CE,FCC,RoHS vb..
Bu kameralarda bulunan IR filtreler, sabittir. Standart cctv projelerinde kullanılan otomatik day/night geçişi yapılmamakta, filtre sabit kalmaktadır. Bu durumda projede infrared light kullanılması durumunda, infrared ışık geçememektedir. Motorlu bir ICR olmaması sebebiyle, dual band pass optik filtre kullanılmalıdır.
https://www.polytec.com/eu/machine-vision/products/optical-filters/dual-bandpass-filters
Dual band pass filtre, görünür ışığı(VIS) ve yakın kızılötesi (NIR) spektrumların belirli bir bölümünü geçirir. Gündüz güneş ışığını ve geceleri NIR aydınlatmasını kullanan renkli kamera uygulamaları için idealdir. Bu filtreler, karışan dalga boylarını engelleyerek doğru renk sunumu sağlar ve çift sensörlü görüntüleme ihtiyacını ortadan kaldırır.
Entegrasyon esnasında kullanılacak olan SDK’ların OS destekleri, yani hangi işletim sistemleri için uyumlu olduğu ayrı bir gereksinimdir. Geliştirecek olduğunuz platforma uygun OS için sdk olmalıdır. Örneğin Windows, Linux, Linux x86, LinuxARM vb.
Zaman Damgalarından ve GPS Verilerinden Yararlanma
GigE Vision kameraları, son derece uzun kablo uzunluklarını destekleme yetenekleri de dahil olmak üzere çeşitli nedenlerle ITS uygulamalarında popülerdir. Belki de biraz daha az bilinen bir başka neden, IEEE 1588 hassas zaman protokolünü- precise time protocol (PTP) destekleme yetenekleridir. IEEE 1588 PTP’yi destekleyen kameralar, pozlama noktasında görüntüleri doğru bir şekilde zaman damgası ile damgalar.
Bu standart önemlidir, çünkü harici donanımla senkronize etme ve GPS verilerini görüntü akışlarına gömme yeteneği sağlar. Buna bir örnek, hız sınırını ihlal eden (radarsız) araçların doğru tespitidir. İki farklı noktadan alınan zaman damgaları, bir aracın hız sınırını aşıp aşmadığını belirlemeye yardımcı olabilir ve her iki noktadan alınan doğru görüntü süreleri, yüksek hassasiyetli hız analizini de basitleştirir.
https://en.wikipedia.org/wiki/Precision_Time_Protocol
PTP sayesinde, NTP’ye oran ile nanosaniye seviyelerinde zaman senkronizasyonu gerçekleştirebilirsiniz.
PTP, IEEE1588’de belirtilen uluslararası bir standarttır ve 2008’de sürüm 2 ile revize edilmiştir. Precision Time Protocol (PTPv2), farklı cihaz türlerinin zaman bilgisini senkronize etmek için kullanılabilen ve zaman bilgisinin doğruluğu sağlayan ağ tabanlı bir zaman senkronizasyon iletişim protokolüdür. – PTPv2 , Ethernet tabanlı olmakla birlikte NTP ile karşılaştırıldığında, PTPv2 fiziksel katmana gömülüdür ve bu nedenle, bir Ethernet ağındaki tüm katılımcıların hassas zaman senkronizasyonu için gerçek donanım tabanlı zaman bilgisi sağlamaktadır.
Sonuç :
Kameraları değerlendirirken görüntü kalitesini, donanım esnekliğini, gömülü yetenekleri, fiziksel tasarımı ve güvenilirliği ve zaman damgalarının ve GPS verilerinin önemini göz önünde bulundurmayı unutmayın.
Bir yanıt bırakın
Yorum yapabilmek için oturum açmalısınız.