способ формирования видеосигнала для системы автоматического распознавания номеров транспортных средств

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.