СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА ДЛЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПОЗНАВАНИЯ НОМЕРОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2003 года по МПК G08G1/17 H04N5/235 

Способ формирования видеосигнала для системы автоматического распознавания номеров транспортных средств (САРН) относится к автоматике и вычислительной технике и предназначен для использования в системах при наблюдении за объектами в реальных уличных условиях все сезонно и круглосуточно.

В настоящее время, для распознавания номеров транспортных средств широко используются различные телекамеры таких фирм, как Watec, Sony, Panasonic и др, в которых используется способ формирования видеосигнала, не обеспечивающий требуемое для САРН качество изображения номера в широком диапазоне рабочих яркостей, что не позволяет достигнуть высокой вероятности распознавания при использовании системы в сложных условиях [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ формирования видеосигнала, используемый в телевизионной камере Panasonic WV-BP554, основанный на синтезе стандартного сигнала видеокадра на основе двухвыдержковой циклической экспозиции с фиксированными значениями 1/50 и 1/2000 с[2].

Наблюдаемое телекамерой изображение проецируется через объектив, управляемый стандартным видеосигналом, формируемым на выходе телекамеры, на светочувствительный элемент, осуществляющий циклическое экспонирование с двумя фиксированными выдержками и преобразование оптического входного сигнала в электрический видеосигнал. Полученный видеосигнал подвергается аналого-цифровому преобразованию, в результате чего формируется цифровой видеосигнал. Далее производится его демультиплексирование (выделение сигналов с малой и большой экспозицией) и время/масштабное преобразование, согласующее выделенные сигналы по времени (синхронизация). После этого осуществляется синтез полученных синхронизированных сигналов в единый сигнал, сочетающий в себе их структурно выраженные в разных яркостных диапазонах элементы. Далее сформированный таким образом результирующий сигнал подвергается адаптивной гамма-коррекции.

Недостатками этого способа являются невозможность его использования для обработки изображений динамических сцен, необходимость использования специальных ПЗС-матриц, недостаточные для измерительных телевизионных систем, работающих в реальных уличных условиях, динамический диапазон и отношение сигнал/шум, необходимость дополнительной цифровой обработки для синтеза интегрального изображения, условно репрезентативного визуально, но не с измерительной точки зрения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение видеосигнала, обеспечивающего требуемое для САРН качество изображения номера в широком диапазоне рабочих яркостей.

Для решения поставленной задачи в заявляемом способе наблюдаемое телекамерой изображение проецируется через объектив, управляемый специально формируемым видеосигналом, на светочувствительный элемент, осуществляющий циклическое экспонирование с четырьмя регулируемыми выдержками и преобразование оптического входного сигнала в электрический видеосигнал. Полученный видеосигнал подвергается аналого-цифровому преобразованию, в результате чего формируется цифровой видеосигнал. Далее производится его разделение на сигналы, соответствующие сверхмалой, малой, большой и сверхбольшой экспозициям, определяемым динамикой наблюдаемой пространственной сцены. Далее каждый из сформированных таким образом сигналов подвергается адаптивному усилению и гамма-коррекции. Один из этих сигналов преобразуется к специальному виду, пригодному для управления диафрагмой объектива. В отличиe от этого, в прототипе для управления диафрагмой объектива используется искусственно синтезированный видеосигнал.

Полученные сигналы представляют пространственную сцену в различных яркостных диапазонах и позволяют наблюдать все детали изображения без искусственного синтеза по структурно выраженным элементам, который приводит к потере информации, особенно существенной для измерительных систем. Результирующие сигналы могут быть использованы как в системе видеонаблюдения (в режиме квадратора), так и в любой измерительной системе, где производится их раздельная обработка с выделением не абстрактных деталей, а конкретных признаков, характерных для решаемой прикладной задачи.

Способ осуществляется с помощью устройства формирования видеосигнала, функциональная схема которого представлена на чертеже.

Устройство формирования видеосигнала содержит (см. чертеж) объектив с управляемой диафрагмой 1, последовательно соединенные датчик видеосигнала 2, блок захвата видеокадра 3, АЦП 4 и демультиплексор цифрового видеосигнала 5, последовательно которому подключены четыре корректора видеосигнала 6-9 и четыре запоминающих устройства 10-13, выходы которых подключены к соответствующим входам мультиплексора цифрового видеосигнала 14, первый выход которого является выходом устройства, а второй подключен к блоку управления 15, выходы которого подключены к соответствующим входам управления объектива с управляемой диафрагмой 1, датчика видеосигнала 2, блока захвата видеокадра 3, демультиплексора цифрового видеосигнала 5 и мультиплексора цифрового видеосигнала 14.

Устройство работает следующим образом.

С помощью объектива 1 на датчик видеосигнала 2 проецируется изображение контролируемой зоны. С помощью блока захвата видеокадра 3 осуществляется экспонирование с заданным блоком управления 15 временем накопления и захват видеокадра. Полученный видеосигнал оцифровывается АЦП 4 и поступает в демультиплексор 5, который осуществляет разделение цифрового видеосигнала на сигналы, соответствующие разным величинам времени экспозиции: сверхмалой, малой, большой и сверхбольшой. Каждый из сформированных сигналов подвергается адаптивному усилению и гамма-коррекции в соответствующем корректоре видеосигнала 6-9 и сохраняются в соответствующих запоминающих устройствах 10-13 в виде видеокадров и далее через мультиплексор 14 для дальнейшей обработки поступают в САРН. Блок управления 15 осуществляет синхронизацию и управление работой остальных блоков, а именно:
- формирует сигнал управления диафрагмой объектива 1, соответствующий выбранному уровню яркостной привязки, соответствующему одному из четырех видеосигналов (времен экспозиции) от мультиплексора цифрового видеосигнала 14;
- формирует циклические сигналы управления временем экспозиции заряда в датчике видеосигнала 2;
- осуществляет управление захватом кадра в блоке захвата кадра 3;
- производит синхронизацию работы демультиплексора 5 и мультиплексора 14,
В результате способ формирования видеосигнала за счет использования четырех яркостных срезов без их искусственного совмещения в одном цифровом кадре позволяет достигнуть высокой вероятности распознавания номеров в САРН, а так же появляется возможность гибкой настройки времен экспозиции яркостных срезов в зависимости от окружающих условий.

Источники информации
1. Куликов А. Н. "Телевизионное наблюдение при ярком солнечном свете". Журнал "Специальная техника", 1-2001 г., М., "Электрозавод", 2001, с.11-20.

2. -"- с.18 - прототип.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его применение позволяет получить технический результат в виде повышения вероятности распознавания номеров автомобилей путем обеспечения более гибкой настройки видеоаппаратуры в зависимости от освещенности поля зрения. Этот результат достигается благодаря тому, что циклическое экспонирование в видеокамере осуществляется четырьмя регулируемыми выдержками, а цифровой видеосигнал разделяется дополнительно на сигналы, соответствующие сверхмалой и сверхбольшой экспозициям, при этом каждый из четырех сформированных видеосигналов подвергается адаптивному усилению и гамма-коррекции, а один из них используется для управления диафрагмой объектива. 1 ил.

Способ формирования видеосигнала для системы автоматического распознавания номеров транспортных средств, включающий проецирование изображения через объектив на светочувствительный элемент, циклическое экспонирование изображения и преобразование оптического входного сигнала в электрический видеосигнал и далее в цифровой видеосигнал, который разделяется на сигналы, соответствующие малой и большой экспозициям, отличающийся тем, что циклическое экспонирование осуществляется четырьмя регулированными выдержками, а цифровой видеосигнал разделяется дополнительно на сигналы соответствующие сверхмалой и сверхбольшой экспозициям, при этом каждый из четырех сформированных видеосигналов подвергается адаптивному усилению и гамма-коррекции, а один из них используется для управления диафрагмой объектива.