هسته پردازشی

تشخیص خودروها

بکارگیری روش استریو باعث تشخیص مکان خودروها و ابعاد سه بعدی خودرو صرفنظر از پلاک می شود و در نتیجه به انعکاس ها، سایه ها، ارتفاع های متفاوت پلاک و سایر مواردی که در رویکرد تشخیص خودرو صرفا بر اساس پلاک باعث ضعف و یا اشتباه سیستم می شود، مقاومت می کند. طراحی نرم افزار شناسایی خودروها در این سامانه مبتنی بر یکی از پیشرفته ترین تکنیک های پردازشی برای شناسایی اجسام، تعقیب و دسته بندی آنهاست. این تکنیک که بر اساس Stereo Vision می باشد، این قابلیت را برای سامانه مهیا کرده است که بتواند محیط اطراف خود را به صورت سه بعدی درک کند. استفاده از این روش نوین، دارای مزایای زیادی است و ضعف های سایر الگوریتم هایی که برای این منظور بکار گرفته می شوند را ندارد. در روش استریو به کمک یک جفت دوربین و نرم افزارهای پردازشی خاص، تک تک نقاط تصویر دو بعدی مربوط به سطح معبر که شامل Pixel_x و Pixel_y می باشد به صورت سه بعدی X, Y , Z نشان داده می شود. پس از این مرحله، سیستم توانایی تفکیک اجسام سه بعدی متحرک از سطح خیابان و همچنین از یکدیگر را با پردازش های بعدی به دقت پیدا خواهد کرد. از مزایای این روش قابلیت شناسایی تمام اجسام متحرک دارای ارتفاع از سطح خیابان (موتور، کامیون و ...) بدون در نظر گرفتن شکل ظاهری، جهت حرکت و همچنین توانایی اندازه گیری ابعاد وسیله نقلیه می باشد.

همچنین از آنجا که تصاویر این دوربین ها به صورت Wide می باشند و کل عرض تقاطع را پوشش می دهند، امکان تعقیب مسیر وسایل نقلیه در کل تقاطع برای تعیین نوع تخلف امکان پذیر است. به علاوه با توجه به توان پردازشی این سامانه، تمامی خودروهای داخل تقاطع توسط سیستم استریو شناسایی، مکان یابی و سرعت سنجی می گردند. حتی در صورتی که تمامی خودروهای عبوری همزمان مرتکب تخلف گردند، سیستم برای هر کدام تخلف جداگانه ای ثبت و ذخیره می کند در نتیجه، عملکرد سیستم در لحظات قبل از سبز شدن چراغ و یا بعد از قرمز شدن که گاهی چندین خودرو مرتکب تخلف همزمان می شوند دچار اختلال نخواهد شد.

از طرفی سایر سیستمهای مشابه، از روش های اولیه مبتنی بر تفکیک زمینه و یا تعقیب پلاک استفاده می نمایند که تفکیک زمینه، حساسیت زیادی به وضعیت نوری، جهت سایه و میزان تردد دارد. به عنوان مثال در این روش در ساعاتی از روز که سایه خودرو در کنار آن و کمی بزرگ باشد، سیستم نسبت به شناسایی محل دقیق خودرو و تفکیک آنها از یکدیگر مشکل خواهد داشت.

از دیگر مشکلات سیستمهای یک دوربینی، عدم درک ارتفاع وسایل نقلیه می باشد و مکان وسایل در شرایط خاص به درستی توسط سیستم درک نخواهد شد. مثلا در صورتی که سیستم در پشت تقاطع نصب شده باشد مکان خودروهای با ارتفاع بیشتر را جلوتر تخمین خواهد زد.

در ضمن سیستمهای یک دوربینی، در شب با انعکاس نور روی خیابان هم مشکلات زیادی دارند که حتی مقالات زیادی را می توان در زمینه ایرادات این سیستمها یافت. همچنین سیستمهای مبتنی بر شناسایی پلاک، توانایی تشخیص تخلف خودروهای فاقد پلاک و یا موتورسیکلت ها را ندارند و علاوه بر این، حساسیت زیادی به مکان نصب پلاک بر روی خودرو دارند. به عنوان مثال اتوبوسی را در نظر بگیرید که بر روی خط عابر توقف کرده است با توجه به اینکه پلاک این خودرو در چند متری جلوی خودرو قرار دارد، این روش توانایی ارایه صحیح محل خودرو را ندارد. همچنین نصب پلاک در ارتفاع های مختلف نیز باعث خطای اینگونه سیستمها خواهد شد (شکل بالا).
همچنین در صورت بروز همپوشانی امکان تشخیص پلاک خودرو وجود ندارد. اما این سیستم، خودرو را تشخیص داده و در تنها لحظه ای که پلاک آن قابل رویت باشد پلاک آن برداشت و ثبت می گردد. نظر به اینکه دید اصلی این سیستم به صورت سه بعدی می باشد و تمامی اطلاعات تصویر به صورت سه بعدی پردازش می گردد، شکل و اندازه تمامی خودروها در ابعاد دقیق از سیستم استخراج می گردد و بدین ترتیب می توان خودروهای عبوری را بدون نیاز به پلاک خوانی، کلاسه بندی نمود و انواع خودروی سبک و سنگین را تشخیص داد که حاوی اطلاعات ارزشمندی برای ملاحظات اعمال قانون و یا برای بررسی های آماری می باشد.

یکی از بخش های اصلی سامانه ثبت تخلف عبور از چراغ قرمز، نرم افزار قرائت پلاک می باشد که به صورت کاملا بومی با توجه به ویژگی های خاص انواع پلاک های ایران طراحی و پیاده سازی شده است. عکس تهیه شده از خودروی متخلف در این سیستم در شب و روز کاملا رنگی بوده و پلاک و نوع خودرو در آن مشخص می باشد. در مورد پلاک های غیر متعارف نیز ثبت تخلف عبور از چراغ قرمز و سرعت سنجی آن ها صورت گرفته و عکس با کیفیت نیز تهیه می شود و در نهایت پلاک آن ها در مرکز مانیتورینگ توسط کاربر خوانده شده و تخلف ثبت می گردد.

دقت پلاک خوانی تست شده این سیستم 96.5 درصد در شرایط واقعی و برای تمامی خودروهای عبوری تا فاصله 35 متری می باشد. این پلاک خوان توانایی قرائت تمام انواع پلاک ایران شامل پلاک های خصوصی، دولتی و عمومی را دارا می باشد. همچنین هسته این پلاک خوان تاکنون در پروژه های مختلفی مورد بهره برداری قرار گرفته و در شرایط مختلف کاری تست گردیده است. لازم به ذکر است با وجود دقت بالای پلاک خوانی این سیستم در مقایسه با سایر سیستم های موجود، با توجه به نوع طراحی سیستم و وجود خودروهایی با پلاک های خاص (مانند سیاسی، ترانزیت، نظامی و ...) و همچنین وسایل با پلاک مخدوش و یا فاقد پلاک، در صورتی که تخلفی برای یک وسیله نقلیه محرز گردد ولی پلاک آن استخراج نشود، این خودرو در لیستی مجزا به کاربر سیستم جهت مشاهده و تصمیم گیری ارایه می شود و کاربر می تواند با مشاهده تصویر با کیفیت اخذ شده از خودروی متخلف، آن وسیله را اعمال قانون نماید. با توجه به این که قدرت تشخیص ذهن انسان از تمامی نرم افزارهای پلاک خوانی قوی تر است، با این وجود در این سیستم شاهد هیچ نقصی حتی به دلیل نوع خاص پلاک ها نخواهیم بود و می توان به راحتی این سیستم را در سایر کشورها نیز اجرا نمود. استقلال سامانه ثبت تخلف عبور از چراغ قرمز از تشخیص کاراکترهای پلاک، سبب اطمینان عملکردی بالای دستگاه می شود به گونه ای که اگر قرار بود تشخیص خودروها به کاراکترهای پلاک وابسته باشد آن دسته از خودروهایی که پلاک خوانی نمی شوند قطعا در سیستم تشخیص داده نشده و از دست می روند. به عنوان مثال برخی از سیستم های خارجی که به طور خاص برای پلاک های ایران طراحی نشده اند دقتی بیش از 96% در تشخیص کاراکترها دارند که با توجه به اینکه پلاک های ایران دارای 8 کاراکتر است در نتیجه آن سیستم در نهایت 72% از خودروها را به صورت صحیح تشخیص خواهد داد و حاشیه امنی به لحاظ روانی برای تخلف حدود یک چهارم از خودروها فراهم می شود. این موضوع وقتی جدی تر می شود که قانون شکنان با دستکاری های ساده ای مثل تمیز کردن بخشی از پلاک و یا قراردادن طلق روی آن که لزوما از دید ماموران پلیس، غیر مجاز نیست اطمینان خاطر برای انجام تخلفات خطرناکی مثل عبور از چراغ قرمز را بدست می آورند.

برخلاف بسیاری از سیستم های مشابه، کالیبراسیون محیطی خاصی برای این سیستم ضروری نیست و صحت عملکرد سیستم به کالیبراسیون داخلی دوربین ها مرتبط است.
یکی از نکات مهم در بهره گیری از سیستمهای مبتنی بر استریو مبحث کالیبره این سیستم ها می باشد و از آنجا که بخش اصلی کالیبره این سیستمها به موقعیت دوربینها نسبت به هم بر می گردد، کالیبره کردن آنها تقریبا بدون پیش فرض نسبت به محل نصب و حتی هنگام تولید انجام می گردد که این امر باعث سهولت نصب سیستم در نقاط مختلف می گردد. همچنین این سیستمها احتیاجی به علامت گذاری بر روی سطح خیابان ندارند زیرا موقعیت اجسام تابع حساسی از فاصله و زاویه دوربین با خیابان نیست و لذا مقاومت این سیستمها نسبت به لرزش، انبساط و انقباض، بسیار بیشتر از سایر نمونه ها می باشد که باعث می شود بازه های سرکشی برای کالیبره احتمالی نیز طولانی تر گردد.

وضعیت چراغ راهنمایی به صورت سیگنال الکترونیکی وایرلس و یا با پردازش تصویر قابل تشخیص است.

نرم افزار این سیستم بدون نیاز به اتصال به چراغ قرمز توانایی تشخیص وضعیت چراغ راهنمایی را بر اساس پردازش تصویر دارا می باشد. این قابلیت، نصب آن را در بسیاری از تقاطع ها سهولت می بخشد و نیاز به سیم کشی اضافی را مرتفع می نماید. همچنین تشخیص وضعیت چراغ از طریق کنترلر چهار راه نیز ممکن است که برای این امر نیز قطعه ای فرستنده در کنار کنترلر تقاطع قرار گرفته و وضعیت چراغ راهنمایی را به صورت بی سیم به سیستم ارسال می نماید و بدین ترتیب در معماری سیستم سعی شده است که تا حد ممکن از سیم کشی جدید در چهار راه جلوگیری شود. همچنین می توان در صورتی که چندین سیستم در یک چهار راه نصب شده باشد با بکارگیری تنها یک فرستنده در محل کافوی چهار راه، سیگنال تمامی چراغ ها را به سیستم ها ارسال نمود.

مقایسه با سایر فناوری ها