دوربین های ترافیکی پلاک خوان

جهت آشنایی با دوربین پلاک خوان  ابتدا باید درمورد تکنولوژی جدیدی به نام LPR که مخففLicense Plate Recognition Camera  یعنی دوربین مداربسته پلاک خوان  است صحبت شود. این فناوری با تشخیص و شناسایی کارکترهای اپتیکی(نوری) در عکس‌ها، پلاک‌های خودروها را می‌خواند. سیستم دوربین پلاک خوان می‌تواند از دوربین‌های جاده‌ها، دوربین‌های مداربسته ساختمان‌ها، و یا دوربین‌های مخصوص این امر استفاده نماید. پلیس در کل دنیا از دوربین‌های مداربسته پلاک خوان یا LPR برای اجرای اهداف قانونی متفاوتی مانند فهرست بندی حرکات ترافیک، تشخیص ثبت و مشمولیت مجوز خودرو، جمع‌آوری عوارض الکترونیکی برای جاده‌ها و… استفاده می‌کند.

دوربین‌های مداربسته پلاک خوان خودکار، از نور مادون قرمز(Infrared)  استفاده می‌شود تا بصورت شبانه روزی (۲۴ ساعته) کار کنند و کاربر بتواند نوشتار پلاک‌ها و عکس راننده را در صورت نیاز ثبت کند.

تاریخچه دوربین مداربسته پلاک خوان

برای نخستین مرتبه در سال ۱۹۷۶، دوربین پلاک خوان یا همان Automatic Number Plate Recognition در قسمت توسعه علوم پلیس انگلستان اختراع و معرفی شد. سیستم‌های اولیه تولید شده تا سال هزار و نهصد و هفتاد و نه کار می‌کردند تا اینکه بالاخره قرارداد تولید صنعتی سیستم‌های دوربین پلاک خوان صادر شد. اولین بار در سال ۱۹۸۱، یک خودروی سرقت شده با استفاده از دوربین پلاک خوان ANPR شناسایی شد. عمومیت یافتن استفاده از این دوربین‌ها در دهه ۱۹۹۰ بعلت کاهش بها و پیشرفت‌های زیاد آن بود و استفاده از آن گسترش یافت. در ماه نوامبر سال ۲۰۰۵، نخستین پرونده با استفاده از دوربین‌های ANPR ثبت شد که باعث محکومیت قاتل‌های شارون بسنیفسکی (Sharon Beshenivsky) شد.

نرم‌افزار دوربین پلاک خوان

نرم‌افزار دوربین پلاک خوان را روی کامپیوترهای خانگی نیز قابل پیاده‌سازی است و البته می‌توان آن را به سایر اپلیکشن ها و دیتابیس‌ها لینک کرد. کار این دوربین اینگونه است که در ابتدا با تکنیک‌هایی از پردازش تصویر، شماره پلاک خودرو را شناسایی و نرمالایز (Normalize) کرده و بهبود می‌دهد آنگاه با استفاده از سیستم شناسایی کاراکتر اپتیکی یا همان Optical Character Recognition ، حروف آلفانومریک پلاک را استخراج می‌نماید.

الگوریتم عملکرد دوربین پلاک خوان

الگوریتم تشخیص و شناسایی در دوربین‌های پلاک خوان شامل هفت مرحله بصورت زیر می‌باشد:

• مکان‌یابی پلاک یا همان  Plate Localization: در این مرحله پلاک پیدا شده و در تصویر جداسازی می‌شود
• جهت‌یابی و سایز بندی پلاک یا همان  Plate Orientation and Sizing: در مرحله دوم عملیات تصحیح انحرافات زاویه‌ای پلاک و تصحیح اندازه آن در ابعاد مورد نیاز انجام می‌شود.
• نرمالایز کردن یا همان Normalization : نرمالایز یا نرمال کردن تصویر که همان کنترل و تنظیم روشنایی و کنتراست تصویر است در مرحله سوم انجام خواهد شد.
• تقسیم‌بندی کاراکترها یا همان Character Segmentation: همانطور که می‌دانید یک پلاک از چند حرف و شماره تشکیل شده است. سیستم دوربین پلاک خوان می‌تواند در این مرحله هرکدام از کاراکترها را جداسازی و تقسیم‌بندی کند.
• شناسایی کاراکترها بصورت اپتیکی یا همان OCR :در مرحله پنجم سیستم پلاک خوان، از OCR استفاده می‌کند تا کاراکترهای جداسازی شده را شناسایی کند. آنگاه بصورت حروف آلفانومریک ذخیره خواهند شد.
• تجزیه تحلیل ژئومتریک یا همان Geometrical Analysis : در مرحله ششم، کاراکترها و موقعیت‌های ثبت شده براساس قوانین مخصوص همان کشور تحلیل خواهند شد.
• میانگین گیری از چندین مقدار شناسایی شده از چندین فیلد یا همان The Averaging: در مرحله پایانی الگوریتم کار دوربین پلاک خوان برای حصول اطمینان از صحت پلاک شناسایی شده، از چندین مقدار، میانگین گیری می‌شود.

بعضی از سیستم‌ها در نرمال کردن تصویر یعنی در مرحله سوم برای افزایش اختلاف حروف و پس زمینه، از تکنیک‌های شناسایی مرز یا همان  Edge Detectionاستفاده می‌کنند. استفاده از فیلتر میانی یا همان Median Filter شاید برای کم کردن نویزهای تصویر مفید فایده واقع شود.

محدودیت‌های دوربین پلاک خوان

نرم‌افزار دوربین پلاک خوان باید بتواند با وجود مشکلات و محدودیت‌های خاصی، عملکرد درستی داشته باشد. این محدودیت‌ها و مشکلات می‌توانند مانند وضوح تصویر یا رزولوشن پائین یا تصاویر تار یا به عبارتی بلوری، روشنایی و کنتراست کم تصویر، اثر تابع گاما و ….  باشند.

معمولاً به دلیل این که تصاویر از فاصله دور گرفته می‌شوند، پایین بودن وضوح تصاویر غالب اوقات دیده می‌شود البته علاوه بر عامل فاصله، پائین بودن کیفیت دوربین هم می‌تواند در این امر دخالت داشته باشد. مشکل دیگر، تار بودن تصاویر است که بعلت در حرکت بودن وسیله نقلیه این اتفاق می‌افتد. زمانی که مقدار سایه خیلی زیاد باشد و یا انعکاس نور صورت بگیرد کنتراست عکس کم خواهد شد شاید هم مانعی روی پلاک یا روی قسمتی از آن باشد یا گرد و خاک و جسم خارجی دیگری مانع ثبت واضح شماره پلاک توسط دوربین پلاک خوان شود. از عوامل دیگری که شاید بتوانند باعث ضعف عملکرد دوربین پلاک خوان شوند می‌توان عدم تناسب پلاک‌های عقب و جلو اتومبیل، تغییر لاین اتومبیل در هنگامی که دوربین درحال خواندن پلاک است، استفاده از فونت‌های خاص در پلاک، و تفاوت نوع پلاک‌های کشورهای مختلف (بطوریکه شاید دو پلاک از دو کشور مختلف باشند و دوربین پلاک خوان نتواند این اختلاف را تشخیص دهد) را نام برد.

سخت افزار دوربین پلاک خوان

سخت افزار ثبت تصویر در سیستم پلاک خوان نقش بسیار مهمی در عملکرد کلی سیستم دارد چون هرچه تصویر ثبت شده بهتر باشد امکان تحلیل و خواندن شماره پلاک آن بیشتر و ساده‌تر خواهد بود. گرچه نرم‌افزارهای سیستم پلاک خوان، دیگر دوربین‌های تحت شبکه (IP) را نیز ساپورت می‌کنند و می‌توانند با آن‌ها کار کنند، اما برای پلاک خوانی، عملیات ثبت تصویر، توسط دوربین‌های مخصوص همین کار انجام می‌شود.

برای برطرف کردن مشکل کم بودن کنتراست تصاویر ثبتی، در بسیاری از کشورها از پلاک‌های رترورفلکتیو استفاده می‌کنند که در ثبت تصویر از آن‌ها، میزان کنتراست خیلی بهتر و بیشتر خواهد بود. در بعضی از کشورها نیز با انتخاب کاراکترهای غیر انعکاسی میزان کنتراست تصویر را بهبود داده می‌شود.

سرعت شاتر

برای پیشگیری از تار شدن تصاویر، سرعت شاتر، معادل یک هزارم ثانیه تنظیم می‌شود. اگر سرعت شاتر پایین باشد به دلیل این که خودرو در حرکت است و بخصوص اگر ارتفاع دوربین نسبت به خودرو بسیار بالاتر باشد تصویری تار گرفته و در اختیار سیستم شناسایی دوربین پلاک خوان قرار داده خواهد شد.

کاربردهای دوربین پلاک خوان

بخش ملی و بخش خصوصی(کنترل ترافیک، کنترل عبور از مرز، ایستگاه‌های بنزین، کمپانی‌های پارکینگ اتومبیل، هتل‌ها و …)

شاید بتوان گفت مهمترین کاربردهای دوربین پلاک خوان، کنترل جرائم جاده‌ای است.