Συστήματα Αυτόματης Αναγνώρισης Πινακίδων

Mε την ανάπτυξη της ψηφιακής τεχνολογίας στα συστήματα CCTV και τη βελτίωση των αλγορίθμων, η ανάλυση της εικόνας έχει γίνει μια σχετικά απλή διαδικασία.

Μία από τις εφαρμογές που αναπτύχθηκαν και βελτιώνονται συνεχώς, είναι και τα συστήματα αυτόματης αναγνώρισης πινακίδας ANPR (Automatic Number Plate Recognition).

Τα συστήματα Αυτόματης Αναγνώρισης Πινακίδας ANPR (Automatic Number Plate Recognition) αποτελούν μια συνεχώς αναπτυσσόμενη εφαρμογή των συστημάτων επιτήρησης CCTV. Συχνά, τα συναντάμε και με άλλους όρους, όπως NPR (Number Plate Recognition) ή LPR (License Plate Recognition). Όπως και έχει, τα τελευταία χρόνια τα συστήματα αυτά έχουν γίνει σημαντικά εργαλεία στα χέρια των αρχών (ιδιαίτερα στο εξωτερικό) για την καταπολέμηση εγκλημάτων που σχετίζονται με την κλοπή αυτοκινήτων, για την ταυτοποίηση των οχημάτων που κυκλοφορούν παράνομα, για τον προσδιορισμό των μετακινήσεων ύποπτων ατόμων, αλλά, φυσικά και για τον έλεγχο πρόσβασης σε parking.

Ένα βασικό σύστημα ANPR αποτελείται από:

• Την κάμερα που χρησιμοποιείται για τη λήψη της εικόνας της πινακίδας.
• Την ειδική κάρτα ψηφιοποίησης (grabber) του αναλογικού σήματος video της κάμερας.
• Τον Η/Υ όπου τοποθετείται η ειδική κάρτα ψηφιοποίησης και ο οποίος είναι εφοδιασμένος με κατάλληλο λογισμικό.

Η αρχή λειτουργίας  του συστήματος ΑΝPR, στηρίζεται στην τεχνολογία της οπτικής σάρωσης και απεικόνισης χαρακτήρων (OCR). Είναι γνωστό, ότι μια ψηφιακή εικόνα αποτελείται από χιλιάδες διαφορετικά εικονοστοιχεία (pixels). Ένα σύστημα OCR  σαρώνει κάθε ομάδα αυτών των εικονοστοιχείων και εκτιμά αν αυτή η ομάδα είναι ένα αλφαριθμητικό στοιχείο. Αν η εκτίμηση είναι θετική, τότε αντικαθιστά την ομάδα αυτή με τον κωδικό ASCII, για αυτό το αλφαριθμητικό στοιχείο.
Έτσι, καθώς ένα όχημα προσεγγίζει την κάμερα, το λογισμικό, μέσω της ειδικής κάμερας λαμβάνει στιγμιότυπα και τα αποθηκεύει σε ένα αρχείο. Όταν ο αριθμός της πινακίδας έχει επαρκές μέγεθος ώστε να την αναγνωρίζει το λογισμικό, αυτός μετατρέπεται στον ΑSCII κώδικα και αποθηκεύεται σε μία λίστα. Η λίστα συμπληρώνεται και από άλλα στοιχεία, καθώς μετακινείται το όχημα προς την κάμερα. Στη συνέχεια, εξετάζονται οι ομοιότητες μεταξύ των στοιχείων της λίστας, ώστε να επιλεγεί η σωστή τιμή. Για μεγαλύτερη ακρίβεια, σαρώνονται και συγκρίνονται 10-15 στιγμιότυπα. ¶λλος τρόπος είναι η επεξεργασία ενός και μόνο στιγμιότυπου, από μία συγκεκριμένη θέση.
Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση ενός συστήματος ANPR, τους οποίους θα αναλύσουμε στη συνέχεια.

Επιλογή κάμερας
Η κάμερα που χρησιμοποιείται στα συστήματα ANPR πρέπει να μπορεί να ανταποκριθεί σε ένα πλήθος διαφορετικών συνθηκών φωτισμού, όπως στο φως της ημέρας, στο σκοτάδι, στα έντονα εμπρός φώτα των αυτοκινήτων κ.λπ. ¶ρα, μία συνηθισμένη έγχρωμη ή ασπρόμαυρη κάμερα, είναι προφανές ότι δεν μπορεί να ανταποκριθεί σε αυτές τις απαιτήσεις. Για το λόγο αυτό, έχουν σχεδιαστεί ειδικές κάμερες και με χρήση υπέρυθρων προβολέων επιτυγχάνεται η αναγνώριση της πινακίδας, σε όλες τις συνθήκες φωτισμού.
Οι προβολείς ρίχνουν υπέρυθρο φως στην πινακίδα, όπου αυτή το ανακλά πίσω, προς τη μεριά της κάμερας (Retro-Reflective). Οι κάμερες αυτές είναι ευαίσθητες στην υπέρυθρη περιοχή του φάσματος (πάνω από 850nm) και κάνουν χρήση κατάλληλων φίλτρων αποκοπής του ορατού φωτός, ώστε καθ’ όλη τη διάρκεια του 24-ώρου να δέχονται το υπέρυθρο φως μετά την ανάκλαση.
Σε πολλές εφαρμογές όμως, υπάρχει η απαίτηση μιας καλής έγχρωμης εικόνας του οχήματος και πιθανώς του οδηγού ή των επιβατών. Η καλύτερη τεχνική (αν και όχι οικονομική ) λύση στην περίπτωση αυτή, είναι η χρήση μιας δεύτερης κάμερας επιτήρησης, που θα λαμβάνει την εικόνα του οδηγού ή των επιβατών.

Επιλογή φακού
Τα περισσότερα αρχικά προβλήματα στα συστήματα ANPR έχουν να κάνουν με το γεγονός ότι η κάμερα δεν έχει την απαιτούμενη εστίαση του οχήματος. Δηλαδή, δεν έχει γίνει σωστή επιλογή φακού. Ένας γενικός κανόνας είναι ότι το μέγεθος της πινακίδας πρέπει να καταλαμβάνει περίπου το 18% της οθόνης. Προσοχή θα πρέπει να δοθεί στο γεγονός ότι μια πινακίδα ενός αυτοκινήτου, μπορεί να καταλαμβάνει το 18%, μια πινακίδα όμως ενός δίτροχου καταλαμβάνει πολύ λιγότερο (περίπου 7%). Σε περιπτώσεις όπου η λωρίδα των οχημάτων δεν είναι συγκεκριμένη, θα πρέπει να οριοθετηθεί (με τοποθέτηση ειδικής σήμανσης, κορίνες κ.ά.), ώστε το όχημα να περάσει από το σημείο όπου έχει εστιαστεί ο φακός.

Θέση τοποθέτησης κάμερας
Όταν δεν υπάρχει δυνατότητα τοποθέτησης της κάμερας απέναντι από την τροχιά του οχήματος, τότε πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στο σημείο που θα τοποθετηθεί η κάμερα, γιατί παίζει σημαντικό ρόλο στην απόδοση του συστήματος. Πολλά συστήματα ANPR απαιτούν να μην υπάρχει απόκλιση στο οριζόντιο ή κάθετο επίπεδο, παραπάνω από 10-20, ενώ κάποια άλλα εργάζονται με απόκλιση έως και 300. Η ιδανική θέση τοποθέτησης βρίσκεται ευθεία μπροστά και σε ύψος 1m από την τροχιά του οχήματος. Όπου είναι εφικτό, η κάμερα θα πρέπει να τοποθετείται ώστε να έχει νότιο προσανατολισμό. Αυτό θα ελαττώσει τα προβλήματα που προκαλούνται από την υπερβολική έκθεση της πινακίδας στον ήλιο και ειδικά, όταν αυτός βρίσκεται ακριβώς πίσω από την κάμερα. Συνήθως τοποθετείται μία κάμερα ανά λωρίδα κυκλοφορίας.

Ταχύτητα οχήματος
Είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη ο παράγοντας της ταχύτητας των οχημάτων. Επίσης, δεν πρέπει να παραβλεφθεί το γεγονός ότι μπορεί αυτή η ταχύτητα να αλλάζει στη διάρκεια της ημέρας. ¶ρα, το σύστημα ANPR που θα τοποθετηθεί, θα πρέπει να έχει την ευελιξία να προσαρμόζεται στις εκάστοτε συνθήκες κίνησης της ημέρας. Ουσιαστικά, έχει να κάνει με τις δυνατότητες της κάρτας ψηφιοποίησης που χρησιμοποιεί το σύστημα και την ταχύτητα διαφράγματος (shutter speed) της κάμερας, ώστε ανάλογα με την ταχύτητα του οχήματος, να μπορεί να ανταποκριθεί στην OCR λειτουργία. Για το λόγο αυτό, ορισμένα συστήματα είναι σχεδιασμένα για μικρές ταχύτητες και άλλα για υψηλές ταχύτητες.

Λογισμικό
Το λογισμικό που χρησιμοποιεί ένα σύστημα ANPR αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για την αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος. Κάποια λογισμικά έχουν σχεδιαστεί μόνο για χρήση σε χαμηλές ταχύτητες και είναι ιδανικά για χρήση σε χώρους στάθμευσης, ενώ κάποια άλλα είναι σχεδιασμένα να επεξεργάζονται video σε πραγματικό χρόνο και χρησιμοποιούνται για καταγραφή οχημάτων που κινούνται έως και 160Km/h. Στην κεντρική οθόνη απεικονίζεται συνήθως ένα στιγμιότυπο του οχήματος και δίνονται πληροφορίες ώρας, ημερομηνίας, πινακίδας, οχήματος και στοιχείων του οδηγού. Είναι σημαντικό το λογισμικό που χρησιμοποιείται να έχει δυνατότητες δικτύωσης, ώστε σε περίπτωση αναβάθμισης ή επέκτασης του συστήματος, να μη χρειαστεί να γίνει νέα ρύθμιση και διάταξη. Έτσι, θα αποφευχθούν αρκετά τεχνικά προβλήματα, αλλά θα μειωθεί και το κόστος. Επειδή χρησιμοποιείται βάση δεδομένων όπου αποθηκεύονται προσωπικά δεδομένα, χρειάζεται αυτά να είναι αποθηκευμένα με ασφάλεια και μόνο για ορισμένη χρονική περίοδο (σύμφωνα με την Αρχή Προστασίας Προσωπικών Δεδομένων). Για το λόγο αυτό, το λογισμικό πρέπει να διαθέτει κωδικοποίηση, ώστε να αποφευχθεί οποιαδήποτε μη εξουσιοδοτημένη χρήση των προσωπικών δεδομένων που αποθηκεύονται στον Η/Υ. Επιπλέον, το λογισμικό πρέπει να έχει δυνατότητα χειροκίνητης ή αυτόματης διαγραφής των εγγραφών, όταν παρέλθει ο μέγιστος επιτρεπτός χρόνος αποθήκευσης.
Σε περίπτωση που χρειαστεί να χρησιμοποιηθούν κάποιες εικόνες ως αποδεικτικά στοιχεία, θα πρέπει οπωσδήποτε το λογισμικό να διαθέτει ψηφιακή υπογραφή, ώστε να πιστοποιείται η αυθεντικότητα αυτών των στοιχείων. Η πρόσβαση στις λειτουργίες του λογισμικού από τους χειριστές, θα πρέπει να γίνεται με χρήση ατομικών κωδικών και να καταγράφεται σε ειδικό αρχείο οποιαδήποτε περιήγησή τους.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ-ΠΗΓΕΣ

• Mike Constant and Philip Ridgeon " The Principles and Practice of CCTV", 2nd edition, Miller Freeman 2000
• www.citysync.co.uk
• www.cbceurope.com