Plaka tanıma sistemi – ANPR , kameralar aracılığıyla geçen araçları yakalayıp, yakalanan araçların üzerindeki plakayı kamera üzerinde edge processing ile ya da video stream’in server’lara aktarılarak işlenmesi ve plakanın text’e dönüştürülme sürecidir. Plaka tanıma sistemi, bir OCR (optical character recognition) teknolojisidir.
Plaka tanıma günümüzde birçok uygulamada kritik rol oynamaktadır. PTS birçok çeşitli algoritma kullansada, gerçek zamanlı uygulamada doğruluk noktasında başarısız olabilmektedir. Derin öğrenme tekniklerini kullanarak bunun üstesinden gelinebilmektedir. Derin öğrenme, makine öğrenmesinin alt kümesidir ve devasa miktarda veriyi yapay sinir ağları kullanarak öğrenir. Derin öğrenme ile yüksek seviyede başarı ve minimum seviyede hata oluşur. CNN (convolutional neural network) araç ve araç plakasını tespit etmek için kullanılır.
Plaka tanıma sistemi için yaygın olarak tavsiye edilen montaj değerleri aşağıdaki gibidir.
- Plaka resminin genişliği en az 150-300 pixel aralığında olmalıdır. (en optimum değer : 150-250 pixel arasındadır)
- Dikeyde görüş açısı maksimum 30 derece olmalıdır.
- Yatayda görüş açısı maksimum 30 derece olmalıdır
Plaka Tanıma Kamerası seçiminde aşağıdaki özellikler karşımıza çıkmaktadır.
1- Çözünürlük ve Görüntü sensörü boyu (Görüntü sensörü seçiminde de 3 kritik parametre bulunmaktadır. a) Shutter etkisi b) pozlama zamanı c) dynamic range)
2- FPS
3- Lens odak uzunluğu
4- Dual sensör / mono sensör tip.
5- Gömülü tip PTS / PC tabanlı toplama çözümler
6- GPU tabanlı PTS
7- Tam endüstriyel tasarım
8- Dahili / Harici High power Infrared led vb
Bu teknik yazıda çözünürlük ve görüntü sensörünün etkisini ele alacağız.
PTS kamerasının çözünürlüğü hem elde edilecek plakanın “piksel yoğunluğu” açısından hem de kapsama altına alınacak olan şerit sayısı bakımından kritiktir. Plaka tanıma sisteminde “Piksel yoğunluğu” denilince plaka için 2 kritik değer vardır. 1) plaka çerçevesinin genişliği 2) plakadaki karakterlerin boyutu
Bu 2 değer pixel cinsindedir. Plaka tanıma sistemi için minimim plaka çerçeve genişliği 150px ve karakter boyu en az 25px olmalıdır. Türkiye’de yol genişliklerine göre görüntü sensörünün büyüklüğünün etkisine bakalım. Yapacak olduğumuz hesaplama “Field of View” hesaplaması olacaktır. Burada araç- pts kamerası uzaklık ve lens odak uzunluğu sabit olarak tutulacaktır. Görüntü sensörünün etkisine bakacağız.
| Bilgi: Otoban için şerit genişliği : 3.75m Devlet yollarında şerit genişliği : 3.5m Tali yollarda şerit genişliği : 3.0m |
Lens odak uzunluğu : 25mm
Araç-pts kamerası uzaklık : 15metre
Görüntü sensörü 1/3” olduğunda;
Yatay sahne genişliği : 2.88 metre
Dikey sahne yüksekliği : 2.16 metre
Görüntü sensörü 1” olduğunda;
Yatay sahne genişliği : 7.68 metre
Dikey sahne yüksekliği : 5.76 metre
Lens odak uzunluğu ve araç-pts kamerası arası mesafe her 2 sensör hesaplaması içinde sabit tutulduğunda 1” sensör, 1/3” sensöre göre “2.6 kat” daha fazla genişliği görüntüleyebilmektedir.
Lens odak uzunluğu ve mesafe parametreleri sabit tutulduğunda, “Görüntü sensörü” büyüdükçe field of view’da lineer olarak büyür.
Çözünürlüğün etkisine bakalım.
Çözünürlüğün çarpan etkisini hesaplayabilmek için; görüntü sensörü boyutu, pts’nin Y eksenindeki açısal değeri, pts kamerası-araç arası mesafe, lens odak uzunluğu, plaka tipi (dikdörtgen,kare) değerleri ile birlikte bir hesaplama yapacağız. Çözünürlük dışındaki diğer parametreleri sabit değer olarak tanımlayacağız. Çözünürlüğü değiştirerek etkisini göreceğiz.
Sensör boyutu, çözünürlük, pts dikey açı (30 dereceyi geçmemelidir), pts kamera-araç arası mesafe, lens odak uzunluğu, plaka tipi değerlerini dolduralım ve çözünürlük hariç diğerlerini sabit bırakalım.
1920×1080- 2mpx çözünürlük olduğu durumda:
plaka yatay piksel değeri : 94.18px , plaka karakter boyutu : 16.3 px. Bu değerler plaka tanıma yapmak için yeterli değildir.
2464×2056 -5mpx çözünürlük olduğu durumda:
plaka yatay piksel değeri : 120.86px , plaka karakter boyutu : 31.03px. Plakanın çerçeve genişliğinin px cinsinden değeri halen yeterli değil..
4096×2160 – ~9mpx çözünürlük olduğu durumda:
plaka yatay piksel değeri : 200,91px , plaka karakter boyutu : 32.6px. Şu anda plaka tanıma yapabilmek için yeterli piksel değerine sahibiz.
Sonuç : Yatay-Dikey görüş alanı sensör boyutu, lens odak uzunluğu, araç-pts kamerası arası uzaklığa bağlı yani kapsama altına alınacak şerit sayısı bu değerler ile doğrudan ilgilidir.
Çözünürlük ise bu değerlere bağlı olarak elde edilecek pixel değerini belirler. Yukarıda da belirtildiği gibi yatayda en az 150px, dikeyde en az 25px değerleri olduğunda verimli bir plaka tanıma yapılabilmektedir. Sensör boyutunu küçülttüğümüzde yeterli piksel değeri elde ediliyor gibi görünsede “field of view” değeri azalmaktadır. Örneğin yukarıdaki tüm parametreleri aynı tuttuğumuzda 1920×1080 çözünürlüklü kameranın görüntü sensörünü 1/3 inç yaptığımızda, yatay görüş alanı 3.31 metre olmaktadır. Yani 1 şeriti bile tam olarak kapsayacak görüntü elde edilememektedir.
Plaka tanıma sistemi için görüntü sensörü seçiminde 3 önemli faktör olduğunu belirtmiştik, şimdi de bunları ele alalım.
Matematiksel hesaplamalardan sonra diğer parametrelere detaylıca bakalım. Matematiksel hesaplamaların detayı hakkında daha çok bilgi almak için https://turk-iot.com/plaka-tanima-sisteminin-matematigi-ve-poziyonlama-islemleri/ adresindeki yazı referans alınarak hesaplamalar yapılabilir. Turk-IoT PTS hesaplama modülünü kullanabilmek için https://turk-iot.com/turk-iot-cctv-calculator-tool-yayinda/ adresinden indirilebilmektedir.
Motion blur ve rolling shutter efekti plaka tanıma uygulamalarında üstesinden gelinmesi gereken 2 ana zorluktur. Aksi takdirde araç hareket halindeyken araç plakası ve plaka karakterlerini yakalamak imkansızdır özellikle de hızlı seyreden araçlar için…
Diğer zorluk ortam ışık koşulları ve araç ön farından kaynaklanan parlamadır.
Shutter Tipi etkisi :
Plaka tanıma amacıyla kullanılan kameraların, yakaladığı resmi distorsiyon / eğiklik olmadan yakalaması kritiktir. Eğer rolling shutter görüntü sensör kullanılırsa, çıktı olarak aldığımız yakalanan resimde bozukluk meydana gelecektir.
Bu durumda plakadaki karakterleri tanınmaz hale getirir. Rolling shutter’da aşamalı bir hareketle pozlama yapılırken, Global shutter’da tek seferde görüntünün tamamı pozlanır. Global shutter olması durumunda distorsiyon olmadan hızlı hareket eden araçlarda karakterlerde bozulma olmadan elde edilir ve plaka tanıma başarı oranını doğru orantılı olarak arttırır.
Pozlama süresi:
Pozlama, çekilen bir görüntün ne kadar keskin veya bulanık olacağına ilişkin parametreyi belirler. Plaka tanıma sistemleri söz konusu olduğunda, exposure time (pozlama süresi), aracın plakasının ne kadar aydınlatılabildiği ve aracın hızına göre belirlenmelidir. İyi aydınlatılmış bir plaka, düşük pozlama süresiyle yakalanabilir. (2500-2800mikrosaniye ya da shutter speed : 1/500) Bu ayrıca, aracın hızından dolayı oluşabilecek motion blur (hareket bulanıklığı) azaltmak için frame’lerin yeterince hızlı ve net yakalanmasını sağlamaya yardımcı olur. Tabi ortam koşullarında ışığın yetersiz olması gibi riskler söz konusuysa, sensörlerin değişen exposure koşullarına uyum sağlayacak şekilde donatılması gerekir. (850nm,940nm uygun açılı infrared yardımcı ledleri gibi )
Dinamik aralık :
Araç ön farının görüntüyü beyazlatmamasını sağlamak bir diğer kritik noktadır. Ön farlar, optik karakter tanıma’yı (OCR) engelleyerek aracın plakasının tanınmamasına neden olur. Iyi bir dinamik aralığa sahip sensör, araç farı nedeniyle aşırı pozlama olmadan plakadaki karakterleri yakalamak için gereklidir. Bunun dışında HLC (high light compensation) gibi görüntü iyileştirme teknolojileri ile bu problemin üstesinden gelinebilmektedir.
hdr’sız kamera tarafından yakalanan görüntü
HDR destekli kamera tarafından yakalanan resim
Bir yanıt bırakın
Yorum yapabilmek için oturum açmalısınız.