Συστήματα αυτόματης αναγνώρισης πινακίδων (ANPR)

Οφέλη και εφαρμογές!

Η τεχνολογία Αutomatic Νumber Plate Ρecognition (ANPR) γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλής τα τελευταία χρόνια λόγω του ευρέος φάσματος πλεονεκτημάτων που προσφέρει για διάφορες εφαρμογές. Διαχείριση κυκλοφορίας, έξυπνη στάθμευση, αυτοματισμός διοδίων, έξυπνα συστήματα μεταφορών σε έξυπνες πόλεις είναι μερικά μόνο από τα πλεονεκτήματα που προσφέρει το ANPR.

του Χρήστου Κοτσακά

Η διαδικασία δείχνει απλή: ένα αυτοκίνητο πλησιάζει σε ένα σημείο ελέγχου, οι κάμερες αναγνωρίζουν το όχημα και η πύλη εισόδου ανοίγει. Εντούτοις, «πίσω» από αυτήν την διαδικασία, που δείχνει αρκετά απλή, βρίσκεται ένα ολόκληρο σύστημα το οποίο ενσωματώνει την αιχμή της τεχνολογίας και έναν συνδυασμό καινοτομιών για να απλοποιήσει και να αυτοματοποιήσει τον έλεγχο. Πρόκειται για τα συστήματα αυτόματης αναγνώρισης πινακίδων (ANPR – automatic number plate recognition) που ενσωματώνουν, ολοένα και περισσότερο, νέες τεχνολογίες στη λειτουργία τους.

Πώς λειτουργεί ένα σύστημα ANPR

Ως ANPR (automatic number plate recognition) ορίζεται η τεχνολογία αναγνώρισης ενός οχήματος μέσω της πινακίδας κυκλοφορίας που χρησιμοποιεί. Με τη χρήση αυτόματων καμερών αναγνώρισης, η τεχνολογία είναι σε θέση να σαρώσει μια πινακίδα και να προωθήσει την απαιτούμενη ενέργεια στο σύστημα που διαχειρίζεται την εκάστοτε πύλη εισόδου. Αυτό παρέχει τη δυνατότητα εκσυγχρονισμένου ελέγχου της πρόσβασης των οχημάτων, εξαλείφοντας την απαίτηση χρήσης ετικετών RFID και περιορίζοντας την ανάγκη ενίσχυσης του ανθρώπινου δυναμικού, δεδομένης της αυτόνομης λειτουργίας που προσφέρεται.

Η τεχνολογία έχει παρουσιάσει σημαντική ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια, λόγω του φάσματος των πλεονεκτημάτων που προσφέρει σε μια σειρά διαφορετικών εφαρμογών. Άλλωστε, τα συγκεκριμένα συστήματα είναι από τις πιο ακριβείς και ευρέως χρησιμοποιούμενες λύσεις υπολογιστικής όρασης και οι εφαρμοζόμενες μέθοδοι εξελίσσονται συνεχώς για να ενισχύσουν την απόδοση, την ακρίβεια, τη σχέση κόστους – αποτελεσματικότητας και την επεκτασιμότητα του σχετικού λογισμικού.

Η χρήση συστημάτων ANPR γίνεται ακόμα πιο δημοφιλής καθώς η τεχνολογία προχωρά γρήγορα με την έλευση της τεχνητής νοημοσύνης της μηχανικής και βαθιάς μάθησης, με το υπολογιστικό κόστος να μειώνεται και την ακρίβεια των εφαρμοζόμενων τεχνικών επεξεργασίας εικόνας να αυξάνεται.

Σε αυτό το σημείο, θα πρέπει να σημειώσουμε πως υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι ANPR: τα σταθερά και τα κινητά συστήματα. Αρχικά, τα σταθερά είναι εκείνα που εγκαθίστανται σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Για παράδειγμα, μπορούν να τοποθετηθούν σε σταθμούς διοδίων, συνοριακές διαβάσεις ή άλλες στρατηγικές τοποθεσίες. Τα κινητά συστήματα, από την άλλη, προσφέρουν τη δυνατότητα μεταφοράς μέσω ενός οχήματος και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για σάρωση πινακίδων κυκλοφορίας. Για παράδειγμα, αυτός ο τύπος ANPR εφαρμόζεται σε περιπολικά, για τον εντοπισμό αυτοκινήτων.

Υπάρχει μια σειρά διαφορετικών τεχνικών που χρησιμοποιούνται ευρέως, στο πλαίσιο της υιοθέτησης τεχνολογιών μηχανικής όρασης. Στα πιο σημαντικά «συστατικά» ενός τέτοιου συστήματος εντοπίζεται η ανίχνευση αντικειμένων σε πραγματικό χρόνο (που χρησιμοποιεί βαθιά μάθηση για την αναγνώριση οχημάτων και την κατηγοριοποίηση τους – όπως λεωφορεία, αυτοκίνητα, φορτηγά, μοτοσικλέτες κτλ), κάνοντας χρήση streaming βίντεο. Με τη σειρά τους, οι αλγόριθμοι ανίχνευσης αντικειμένων, όπως ο YOLOv3 και ο YOLOv7, εκμεταλλεύονται νευρωνικά δίκτυα τα οποία είναι εκπαιδευμένα σε σύνολα δεδομένων.

Ακολουθεί η επεξεργασία, παραδοσιακές μέθοδοι computer vision που χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία εικόνων τις οποίες θα επεξεργαστεί ο αλγόριθμος του OCR. Δεδομένου ότι οι εφαρμογές ANPR υλοποιούνται συνήθως σε δύσκολα περιβάλλοντα, στον πραγματικό κόσμο, με ποικίλο φωτισμό, καιρικές συνθήκες και ασυνεπείς ρυθμίσεις, η επεξεργασία εικόνας χρησιμοποιείται για να συνεισφέρει στη βελτίωση της ευκρίνειας, τη διόρθωση του χρώματος ή ακόμη και την περικοπή φωτογραφιών, με στόχο τη βελτίωση του τελικού αποτελέσματος.

Ακολουθεί το OCR, η οπτική αναγνώριση χαρακτήρων, μια τεχνική computer vision για την ανάγνωση κειμένου σε εικόνες, που επιτρέπει σε ένα σύστημα ANPR να αναγνωρίζει πινακίδες κυκλοφορίας. Αλγόριθμοι όπως οι Tesseract OCR και MaskOCR χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση μεμονωμένων χαρακτήρων, την επαλήθευση της αλληλουχίας και τη μετατροπή της εικόνας σε κείμενο. Η αντιστοίχιση προτύπων, από την άλλη, αποτελεί μια τεχνική σύγκρισης που κάνει χρήση βιβλιοθηκών, ώστε να εντοπίσει αντιστοιχίες. Η αντιστοίχιση προτύπων αποτελεί μια τεχνική που στοχεύει στην εύρεση μοτίβων. Στην περίπτωση του ANPR, το σύνολο των χαρακτήρων είναι οι πινακίδες κυκλοφορίας.

Επίσης, σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως κατά τη διάρκεια της νύχτας, αυτές οι κάμερες ενδέχεται να παράγουν εικόνες όπου δεν είναι ορατές πρόσθετες λεπτομέρειες. Ωστόσο, οι πινακίδες κυκλοφορίας “συλλαμβάνονται” πάντα με τέτοιο τρόπο ώστε το λογισμικό ANPR να μπορεί εύκολα να τις ερμηνεύσει και να τις μετατρέψει στην απαιτούμενη μορφή ASCII ή Unicode. Μιλώντας για ANPR, οι πιο προηγμένες κάμερες υποστηρίζουν την ενσωματωμένη αναγνώριση πινακίδων κυκλοφορίας – είτε εγγενώς μέσω μιας ενσωματωμένης μονάδας επεξεργασίας είτε μέσω σύνδεσης cloud – έτσι ώστε οι εικόνες που λαμβάνονται να προωθούνται στους τελικούς χρήστες με δεδομένα πινακίδας κυκλοφορίας που είναι ήδη συνημμένα στο πακέτο δεδομένων.

Δεδομένου ότι κάθε έργο έχει τις δικές του απαιτήσεις, είναι πολύ πιθανό να εμπλέκονται και άλλο υλικό και λογισμικό κατά την εγκατάσταση. Ας ρίξουμε, λοιπόν, μια πιο προσεκτική, μη εξαντλητική ματιά στα στοιχεία που μπορεί να συναντήσετε σε συστήματα που βασίζονται σε ANPR.

Ο βρόχος επαγωγής είναι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς ενεργοποιητές

βασισμένους σε υλικό και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται συχνά σε συστήματα ελέγχου πρόσβασης — συχνά σε συνδυασμό με αυτόματα εμπόδια. Η ακριβής λειτουργία είναι πάντα εγγυημένη αφού στέλνουν το σήμα της σκανδάλης όταν ένα όχημα περνά από πάνω τους. Το μόνο μειονέκτημα είναι ότι οι επαγωγικοί βρόχοι είναι παρεμβατικοί αισθητήρες. Ως εκ τούτου, απαιτούνται οδικές εργασίες κατά την ανάπτυξή τους. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους σε ορισμένες εγκαταστάσεις δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν επαγωγικοί βρόχοι. είναι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς ενεργοποιητές βασισμένους σε υλικό και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται συχνά σε συστήματα ελέγχου πρόσβασης — συχνά σε συνδυασμό με αυτόματα εμπόδια. Η ακριβής λειτουργία είναι πάντα εγγυημένη αφού στέλνουν το σήμα της σκανδάλης όταν ένα όχημα περνά από πάνω τους. Το μόνο μειονέκτημα είναι ότι οι επαγωγικοί βρόχοι είναι παρεμβατικοί αισθητήρες. Ως εκ τούτου, απαιτούνται οδικές εργασίες κατά την ανάπτυξή τους. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους σε ορισμένες εγκαταστάσεις δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν επαγωγικοί βρόχοι.

Αισθητήρες ζύγισης σε κίνηση:Όπως και ο βρόχος επαγωγής, οι αισθητήρες ζύγισης σε κίνηση απαιτούν κάποια οδικά έργα για να τους κρύψουν κάτω από την άσφαλτο. Η μεγαλύτερη διαφορά είναι ότι, όπως υποδηλώνει το όνομά τους, αυτοί οι αισθητήρες μετρούν το βάρος ενός οχήματος και προωθούν τις πληροφορίες στο σύστημα για διαφορετικούς σκοπούς,

Αυτόματα εμπόδια και φανάρια: Σε ορισμένα σημεία εισόδου/εξόδου, όπου η πρόσβαση πρέπει να ελέγχεται αυστηρά για να διασφαλιστεί ότι εκτελούνται ορισμένες διαδικασίες, όπως η αναγνώριση πινακίδων κυκλοφορίας, η ύπαρξη φραγμού —συχνά μαζί με φανάρια— εξακολουθεί να αποτελεί απαίτηση.

Πληθώρα εφαρμογών

Η αυτόματη αναγνώριση πινακίδων είναι απαραίτητη σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπου ο εντοπισμός ή η αναγνώριση οχημάτων είναι σημαντικός. Για παράδειγμα, οι αστυνομικές δυνάμεις και συγκεκριμένα οι υπηρεσίες που έχουν την ευθύνη κυκλοφορίας οχημάτων, χρησιμοποιούν ANPR για να προχωρήσουν σε ελέγχους και να εντοπίσουν αυτοκίνητα που σχετίζονται με τροχαίες παραβάσεις. Η ικανότητα ανίχνευσης και αναγνώρισης πινακίδων κυκλοφορίας σε πραγματικό χρόνο επιτρέπει στις Αρχές να αναγνωρίζουν οχήματα και να παρακολουθούν τη θέση τους.

Από την άλλη, συστήματα αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται για την έξυπνη διαχείριση θέσεων στάθμευσης, όπου απαιτείται μια ολοκληρωμένη λύση για τον εντοπισμό μεμονωμένων οχημάτων. Ως εκ τούτου, η αυτοματοποιημένη αναγνώριση πινακίδων είναι το κλειδί, με το ANPR να επιτρέπει στα γκαράζ να αυτοματοποιούν τις διαδικασίες. Τέτοια έξυπνα συστήματα παρακολουθούν κάθε όχημα εντός της εγκατάστασης και εξασφαλίζουν πλήρη έλεγχο. Ως αποτέλεσμα, οι πελάτες αποφεύγουν το άγχος της διαχείρισης των εισιτηρίων και της παρακολούθησης του χρόνου, άρα και τον κίνδυνο πρόσθετων χρεώσεων. Παράλληλα, η αυτοματοποιημένη παρακολούθηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και σε περιπτώσεις διαφωνιών.

Μια τρίτη, πολύ χρήσιμη, εφαρμογή, αποτελεί η ανάλυση του χρόνου που απαιτείται για μια διαδρομή. Στόχος η μελέτη της διέλευσης των οχημάτων και του χρόνου που χρειάζεται για να φτάσουν από το ένα σημείο στο άλλο. Επιπλέον, αναλυτικά στοιχεία αυτού του τύπου επιτρέπουν τον καλύτερο σχεδιασμό των διαδρομών από τους διαχειριστές κυκλοφορίας. Επί του θέματος, φτάνουμε και στο ζήτημα της διαχείρισης της κυκλοφορίας, όπου το ANPR παρέχει λύσεις μέτρησης και ανάλυσης δεδομένων κυκλοφορίας που σχετίζονται με μια συγκεκριμένη περιοχή ή ακόμη και μια ολόκληρη πόλη. Σε μεγαλύτερη κλίμακα, παρέχονται πληροφορίες ακόμη και για την κυκλοφοριακή συμφόρηση.

Μια άλλη χρησιμότητα εντοπίζεται στα πάρκινγκ μεγάλων καταστημάτων, που συχνά βρίσκονται αντιμέτωπα με μη εξουσιοδοτημένη στάθμευση, κάτι που οδηγεί σε ταλαιπωρίες ή ακόμη και δραστηριότητες που θεωρούνται ύποπτες. Τέτοια ζητήματα μπορούν να αντιμετωπιστούν με τα συστήματα ANPR, διασφαλίζοντας ότι μόνο τα εξουσιοδοτημένα οχήματα θα χρησιμοποιούν τους χώρους στάθμευσης. Τέλος, είναι σημαντική η εφαρμογή της τεχνολογίας και στα διόδια. Για παράδειγμα, σε μεγάλους αυτοκινητόδρομους, ένα ANPR επιτρέπει στη διαχειρίστρια εταιρεία να εφαρμόζει αυτόματη πληρωμή διοδίων – αντί να σταματούν οι οδηγοί σε σταθμούς που λειτουργούν χειροκίνητα. Ως εκ τούτου, παρέχεται αποτελεσματική διαχείριση και δυναμική τιμολόγηση, με παράλληλη μείωση του απαιτούμενου χρόνου και αύξηση της παραγωγικότητας.

Οφέλη και πλεονεκτήματα

Από όλα τα παραπάνω, είναι σαφές πως προκύπτει μια σειρά πλεονεκτημάτων. Τα περισσότερα οφέλη του ANPR προέρχονται από την αυτοματοποίηση χειροκίνητων εργασιών, την εξαιρετικά αποτελεσματική διαχείριση χώρου και την ενίσχυση της εμπειρίας του πελάτη. Η αναγνώριση πινακίδων επιτρέπει αυτοματοποιημένες ειδοποιήσεις και ελέγχους. Ως εκ τούτου, τα συστήματα ANPR αποτελούν βασική τεχνολογία για τις έξυπνες πόλεις, που παρουσιάζουν ολοένα και μεγαλύτερη ανάπτυξη. Προσφέρουν υψηλή ακρίβεια, μέσω της εύκολης και γρήγορης αναγνώρισης οχημάτων.

Την ίδια στιγμή, αποτελούν και μια σημαντική πηγή analytics, καθώς τα δεδομένα που προκύπτουν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αναλύσεις επισκεψιμότητας. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τη λειτουργία Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών, όπου υιοθετούνται τεχνολογίες επεξεργασίας δεδομένων για τη βελτίωση της κινητικότητας ανθρώπων και αγαθών, τη διαχείριση της ζήτησης, την αύξηση της ασφάλειας, τη μείωση της κυκλοφοριακής συμφόρησης και την αποτελεσματική διαχείριση συμβάντων. Παράλληλα, είναι σαφές πως οι αριθμοί μεγάλου μήκους αναλύονται πολύ γρήγορα, καθιστώντας το ANPR μια πολύ αποτελεσματική μέθοδο που οδηγεί σε καλύτερο έλεγχο των οικονομικών και σε περικοπή των χρόνων αναμονής.

Σε άλλα πλεονεκτήματα εντοπίζεται το χαμηλό αποτύπωμα, καθώς ένα αυτοματοποιημένο σύστημα αναγνώρισης είναι σχετικά οικονομικό στην εγκατάσταση και τη λειτουργία του, με ένα ευρύ φάσμα καμερών να θεωρείται κατάλληλο για την υλοποίηση του. Η επεκτασιμότητα αποτελεί, επίσης, ένα βασικό στοιχείο, μέσω της χρήσης αναδυόμενων τεχνολογιών, όπως το IoT και το Edge AI. Το ANPR ενσωματώνεται και με άλλα συστήματα τεχνολογίας και λειτουργεί ως μέρος ενός οικοσυστήματος, παρέχοντας μια απρόσκοπτη εμπειρία στους τελικούς χρήστες. Ως εκ τούτου, οδηγεί στη βελτίωση της εμπειρίας του πελάτη και την παροχή νέων προϊόντων και υπηρεσιών.

Τέλος, προσφέρει ευελιξία (καθώς η αυτοματοποιημένη αναγνώριση μπορεί να εφαρμοστεί για ποικίλες εφαρμογές), ασφάλεια (με τα συστήματα αυτού του τύπου να συμβάλλουν στη βελτίωση της ασφάλειας, παρέχοντας μια μέθοδο για τον αυτόνομο εντοπισμό και την παρακολούθηση πολλαπλών οχημάτων), αλλά και μια σειρά από περιβαλλοντικά οφέλη. Η χρήση ενός συστήματος ANPR μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της κυκλοφοριακής συμφόρησης και της ρύπανσης, αποθαρρύνοντας μετακινήσεις που δεν είναι απαραίτητες. Η περικοπή του χρόνου αναμονής και του χρόνου αναζήτησης θέσεων στάθμευσης στις πόλεις συμβάλλει, επίσης, στη μείωση της περιβαλλοντικής ρύπανσης.