.: Popis systému LOOK

LOOK je softwarová aplikace pro osobní počítač (PC kompatibilní), používající operační systém MS Windows. V případě speciálních variant nasazení podporuje také operační systém Linux. Hardwarové požadavky jsou na úrovni výkonnější pracovní stanice. Nejsou ale striktně omezeny, pouze v případě méně výkonného hardware probíhá činnost pomaleji. To v některých případech nemusí být na závadu, zejména u přenosných řešení, kde je nejdůležitější spotřeba energie a s  ní související doba činnosti. Podle použité konfigurace může být potřeba, aby byl počítač vybaven některým z rozhraní PCI, USB2, RS232, ExpressCard, PCI Express a Ethernet.

Systém Look používá pro svou práci rozpoznávací softwarové jádro (ANPR engine) ARH Carmen. Společnost ARH je průkopník a současná světová špička technologie ANPR. Díky tomu, společně s dlouholetými zkušenostmi, neboť historie systému Look se počítá již od roku 1998, dosahují výsledky velmi vysoké spolehlivosti. Pro práci s daty je obvykle využít výkonný databázový systém Firebird. Databázová platforma je ale závislá na konkrétní funkcionalitě a může se lišit.

Rozpoznávací jádro Carmen používá hardwarový prvek, který se nazývá řadič neuronové sítě (hardwarový klíč, NNC).  Na něj je vázána licence rozpoznávacího jádra, ta určuje variantu rozpoznávacího jádra, která může být používána. Pokud není v počítači nainstalován žádný řadič neuronové sítě, rozpoznávací proces není funkční.

Verze řadiče neuronové sítě a licencování rozpoznávacího jádra

V provedení pro rozhraní PCI (FXVD4) je hardwarový klíč na jedné desce integrován se zařízením pro vstup analogového videa se vstupy BNC pro 4 kamery. Varianta hardwarového klíče pro rozhraní PCI (licence) může být buď Parking (P) pro 1, 2  (Lane 1, Lane 2), nebo 4 a více kamer, nebo FreeFlow (F). Licence Parking je určena pro pomalu jedoucí, nebo zastavující vozidla, rozpoznávaná výhradně z analogových kamer a pracuje pouze ve spouštěném režimu, zatímco verze FreeFlow je určena pro vozidla bez omezení rychlosti a libovolný zdroj obrazových dat, tedy i pro IP kamery a může pracovat jak ve spouštěném, tak ve volně běžícím režimu. V tomto provedení je hardwarový klíč označován termínem Carmen karta. Vedle standardního provedení PCI plné výšky, existuje také varianta stejné karty s průmyslovým rozhraním PC104+.

V provedení pro ostatní rozhraní - USB2, ExpressCard, PCIe (FXMC USB, Express, PCIe) může být licence hardwarového klíče buď Parking Digital (P) pro spouštěný režim práce a maximálně jedno rozpoznání za 3s, nebo FreeFlow (F) pro rychlé děje a libovolný režim práce. Parking Digital může být ve variantě Dual, kdy mohou běžet dva rozpoznávací procesy současně vedle sebe, tato varianta je vhodná pro situace, kdy často dochází k současnému příjezdu vozidel k více kamerám. Jako zdroj obrazových dat mohou sloužit buď IP kamery, nebo samostatné zařízení pro vstup videa standardu ActiveMovie (video grabber pro Windows), což je konfigurace, která je obvyklá pro přenosná zařízení. V tomto provedení je hardwarový klíč označován také termínem Carmen (USB, ExpressCard ,…) dongle.

V případě specializovaných IP kamer pro rozpoznávání RZ (ARH FreewayCam, ParkIt, nebo FXCAMd 102), systém Look obsahuje funkce pro jejich obsluhu (zaostřování, intenzita infračerveného osvětlení, přiblížení, clona apod.). IP kamery jiných výrobců jsou podporovány, jejich obrazová data musí být buď standardu MJPEG přes protokol http, nebo H.264/AVC, přenášená protokolem rtsp. (Pro použití formátu H.264/AVC musí být na počítači nainstalována open source platforma pro práci s videem Gstreamer).

Typický průběh činnosti systému LOOK

Funkce systému LOOK probíhá v těchto krocích (v případě volně běžícího režimu):

• Počítač periodicky digitalizuje, nebo dekóduje obrazový signál z kamery a získanou bitovou mapu vyhodnotí. Pokud je na snímku nalezena oblast, kde by mohla být RZ - v záběru je vozidlo, jsou v této oblasti algoritmem kybernetické klasifikace, používajícím technologii neuronové sítě, vyhledány jednotlivé znaky. Výsledkem je pole znaků, jejich souřadnic a pravděpodobností klasifikace.
• Na základě analýzy výsledků rozpoznání jednoho, nebo více následujících snímků, se konečný výsledek, pokud splnil všechny podmínky, zobrazí a zároveň se použije k dalšímu zpracování. Parametry rozpoznávání a validace RZ je možné detailně dolaďovat podle lokálních podmínek, v případech použití, kdy jsou podmínky proměnlivé, je možné přepínat mezi více předvolbami nastavení.
• Rozpoznaná RZ se vyhledá v databázi a systém na ni zareaguje podle funkce, ke které konkrétní zákazník systém LOOK používá.

Režimy práce systému Look.

 

Volně běžící režim - licence Carmen FreeFlow

V případě licence rozpoznávacího engine Carmen FreeFlow, může Look průběžně rozpoznávat všechny snímky, zachycené z kamer. Tento režim práce se označuje jako volně běžící a je nutné jej použít v případě pohybující se kamery. Doba rozpoznání jednoho snímku se pohybuje v rozmezí 50 až 150 ms.

Stejný řadič neuronové sítě může být použit pro jádro Latin, které zná tvary znaků a pravidla pro vzhled a tvorbu textů RZ jednotlivých evropských států a využívá tuto informaci pro určení státu, z kterého daná RZ pochází a tím i přesnější rozpoznání textu v případě méně kvalitní obrazové informace. Doba zpracování jednoho snímku je více proměnlivá v závislosti na jeho obsahu a může dosáhnout 50 až 500 ms.

Podobné vlastnosti, jako Latin, mají i specializované enginy pro jiné regiony, jako je Arabský poloostrov (Spojené arabské emiráty a Saúdská Arábie), USA, kde rozlišuje jednotlivé státy unie, Čínu apod. Totéž platí pro rozpoznávání ADR (Kemler) kódu nebezpečných látek na kamionech, je možné signalizovat i prázdný rámeček pro ADR kód.  

V případě většího počtu kamer se postupně zpracovávají snímky ze všech kamer. Počet kamer teoreticky není omezen, záleží na požadované reakční době a zejména na dynamice dějů, tedy na rychlosti průjezdu vozidel před kamerou a době, kdy jsou v záběru. Prakticky se pro rychlé děje používají nejvýše 3 kamery a pro pomalé děje, nebo v případě zálohování při výpadku, nejvýše 6 kamer na jeden systém, pokud jde o IP kamery. V případě analogových kamer, kde je pomalejší přepnutí mezi kamerami, protože musí dojít k synchronizaci snímku je doporučené maximum pro pomalé děje 4 kamery.

 

Detekce pohybu s jádrem FreeFlow– výběr snímků pro rozpoznání

V případě pevného stanoviště kamery, vysokých rychlostí pohybu vozidel a krátkého času, kdy jsou vozidla v ideálním záběru pro rozpoznání, je možné s pomocí funkce detekce pohybu vybírat snímky a rozpoznávat jen ty, při nichž byl detekován v obraze pohyb a lze tedy předpokládat, že na snímku je vozidlo, neboli softwarově detekovat přítomnost vozidla v záběru.

Zpracování jednoho snímku algoritmem detekce pohybu je jednodušší úloha, která trvá řádově kratší dobu, než jeho úplné rozpoznání, takže se v tomto režimu za stejný čas zpracuje vyšší množství snímků. Snímky, na kterých byl detekován pohyb v míře, která je větší, než je nastavená úroveň detekce pohybu, jsou ukládány do fronty a z ní jsou odděleným podprocesem rozpoznávány. V případě verzí hardwarového klíče a rozpoznávacího jádra Parking a Parking Digital se okamžikem detekce pohybu spouští rozpoznávací proces (viz následující kapitola) a tento režim provozu být použit musí  - volně běžící režim není možné s verzemi Parking použít.

Detekce pohybu je vhodná pro vozidla, pohybující se neomezenými rychlostmi, nevýhodou je, že naopak nemusí dojít k zachycení příliš pomalu se pohybujícího vozidla, toto lze potlačit použitím funkce Samospoušť.
Specializované IP kamery ParkIt a FreewayCam jsou vybaveny vlastní vestavěnou funkcí detekce pohybu, která umožňuje vybrání oblasti, ve které se detekce provádí a tím vyloučit místa, kde se vyskytují jiné pohyblivé objekty, než vozidla, určená k rozpoznání. 

Pro detekci příjezdu vozidla do bodu rozpoznání může být použito externí hardwarové čidlo přítomnosti vozidla, jako je indukční smyčka, radarový detektor, nebo infrazávora. Signál z kontaktů čidel se zapojí do jednotky logických vstupů a výstupů, kterou musí být systém vybaven. Provedení jednotky může být buď pro sériovou linku RS-232, nebo pro Ethernet. Pro rychlé děje je vhodnější sériová linka, u které nemůže dojít ke zpoždění vlivem provozu na počítačové síti. 

 

Spouštěný režim práce - jádra Carmen Parking a Carmen Parking Digital

Verze hardwarových klíčů a rozpoznávacího modulu Carmen, které jsou určené pro vjezdové aplikace a obsahují v názvu termín Parking, pracují výhradně ve spouštěném režimu. To znamená, že musí být s pomocí detekce pohybu, nebo hardwarového čidla zjištěn příjezd vozidla do záběru kamery a rozpoznávací proces musí být v tomto okamžiku aktivován, spuštěn. Po rozpoznání vozidla proces předá výsledek a po vypršení doby neaktivity, v délce 3s mínus doba rozpoznání je připraven na příjezd dalšího vozidla. Proces pro rozpoznání využívá více následných snímků, doba rozpoznání samotného se pohybuje kolem 300ms.

V případě analogové varianty s rozhraním PCI (Carmen Parking) jsou k dispozici verze pro 1, 2, nebo 4 kamery. Fyzické provedení PCI karty je vždy stejné, tedy se 4 vstupy BNC pro videosignál. Odlišuje se jen licence, která kupříkladu u verze pro 1 kameru (1 jízdní pruh) podporuje rozpoznávání RZ jen ze vstupu 1, ale ne ze vstupů 2 až 4, ty mohou být využity například pro záznam přehledových snímků. Rozpoznávací proces provádí sám digitalizaci snímků ze vstupu, není možnost předat mu jiná vstupní data. V případě verze pro více jízdních pruhů a současného příjezdu vozidel k více kamerám mohou rozpoznávací procesy pro různé kamery běžet současně. Rychlost vozidel je omezena na cca 15 km/h, protože po dobu běhu rozpoznávacího procesu musí být v záběru kamery, pokud ze záběru vyjedou, proces nenajde výsledek.


V případě digitální varianty, typicky s rozhraním USB a IP kamerami (Carmen Parking Digital – CPD), se po jeho spuštění rozpoznávacímu procesu předávají jednotlivé snímky, tak jak jsou zaznamenány. Proces po rozpoznání předá výsledek a po vypršení doby neaktivity, v délce 3s mínus doba rozpoznání je připraven na příjezd dalšího vozidla, stejně jako je tomu u analogové varianty. Rozdíl je v tom, že nemůže běžet více procesů pro různé kamery současně. Pokud vznikne během zpracování události z jedné kamery událost na jiné kameře, její zpracování se odloží do fronty a proběhne až po dokončení předchozí. Existuje verze Carmen Parking Digital Dual, u které mohou běžet současně dva rozpoznávací procesy. Rychlost vozidel na rozdíl od analogové verze nijak omezena není, protože jejich snímky se získávají rychlou metodou, buď detekcí pohybu, nebo detekcí hardwarovým čidlem.

Stejným způsobem, jako Carmen Parking Digital, pracují také verze engine pro rozpoznávání kontejnerových kódů (ACCR) a vagónových kódů (UIC). V tomto případě se často využívá skutečnosti, že stejný kód je na kontejneru, nebo vagónu napsán na více místech. Kamerami se snímají všechna místa současně a jádro vyhodnotí výsledek na základě všech kamer, čímž eliminuje vliv často se vyskytujícího poškození kódu na některém z míst. Protože vagónové a kontejnerové kódy nejsou na reflexním pozadí, používají se pro tyto aplikace verze specializovaných kamer, vybavené viditelným, nikoli infračerveným, impulsním osvětlením.

Vlastnosti systému LOOK

Pro systém LOOK je charakteristické:

• práce v reálném čase
• vysoké procento spolehlivosti
  – podle podmínek nasazení od 95 % po více než 99 %
• přebírá všechny výhody operačního systému Windows:
  • kompatibilita a rozšířenost
  • možnost práce s různými databázovými platformami (Microsoft, Sybase, Firebird…)
  • multitasking (na počítači mohou současně běžet další aplikace)
  • snadné a všeobecně známé ovládání
• modulární řešení
• rozpoznávání RZ ze všech evropských a většiny dalších, běžně se vyskytujících zemí původu, v provedeních na světlém i tmavém podkladu
• rozpoznávání dvouřádkových RZ
• rozpoznávání více než jedné RZ na jednom snímku
  – možnost sledování více jízdních pruhů v případě použití kamery s vyšším rozlišením (HD)
• snadné a operativní přizpůsobení systému požadavkům uživatele

Výhody systému LOOK

Použitím systému LOOK získáte následující výhody:

• automatizované řešení na míru
• vysoká výkonnost rozpoznávacího stroje
• šetří čas a zdroje ve srovnání s jinými technologiemi
• snižuje chybu „lidského činitele“
• možnost nasazení při ochraně majetku
• možnost dalšího vytěžování výsledných dat
• snadné propojení s dalšími technologiemi (mobilní komunikace, GPS…)