Wie sollte ich die Verschlusszeit einstellen, um das Nummernschild aus großer Entfernung klar zu erfassen?

Ich habe wochenlang versucht, Nummernschilder aus dem Filmmaterial meiner PTZ-Kamera zu lesen. Jedes Bild war unscharf. Das Problem lag nicht am Objektiv. Es war die Belichtungszeit.

Stellen Sie die Verschlusszeit zwischen 1/500s und 1/2000s ein, um das Nummernschild aus großer Entfernung klar zu erfassen. Schnellere Fahrzeuge erfordern kürzere Verschlusszeiten. Bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h sollten Sie mindestens 1/1000s bis 1/2000s verwenden. Kombinieren Sie dies mit der richtigen IR-Beleuchtung und kontrollierter Verstärkung, damit das Bild hell genug für die Erkennung ist.

PTZ-Kamera-Verschlusszeit für Kennzeichenerfassung

Im Folgenden erkläre ich die genauen Verschlusseinstellungen für verschiedene Geschwindigkeiten, wie man mit nächtlichen Scheinwerfern umgeht, wie man den Verschlussprioritätsmodus verwendet und wie man den gesamten Prozess automatisieren kann. Wenn Sie mit LPR-Projekten zu tun haben, wird Ihnen diese Anleitung stundenlanges Ausprobieren ersparen.

Was ist die minimale Verschlusszeit, die ich brauche, um ein Fahrzeug, das sich mit 60 mph bewegt, einzufrieren?

Ich habe einmal ein Projekt zur Überwachung von Autobahnen durchgeführt. Der Kunde rief mich am nächsten Tag an. Jede einzelne Platte war ein weißer Fleck. Ich hatte die Kamera auf “automatische Belichtung” gestellt.

Bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h bewegt sich ein Fahrzeug etwa 88 Fuß pro Sekunde. Um das Nummernschild einzufrieren, benötigen Sie eine Verschlusszeit von mindestens 1/1000s. Für bessere Ergebnisse bei großen Entfernungen mit einem Teleobjektiv sollten Sie 1/2000s oder sogar 1/4000s verwenden.

Einstellung der Verschlusszeit für das Nummernschild eines Fahrzeugs mit 60 mph

Warum zerstört die Bewegungsunschärfe die Nummernschilder?

Hier ist die einfache Rechnung. Ein Auto, das mit 60 km/h fährt, legt pro Sekunde etwa 26,8 Meter zurück. Wenn Ihre Verschlusszeit 1/100s beträgt, bewegt sich das Auto während dieses einen Bildes etwa 26 Zentimeter. Das reicht aus, um alle Buchstaben auf dem Nummernschild zu einem unleserlichen Durcheinander zu verschmieren. Die Buchstaben überschneiden sich. Die Zahlen vermischen sich. Keine Software kann das korrigieren.

Das Ziel ist einfach. Sie möchten, dass sich das Auto während der Aufnahme weniger als ein Pixel bewegt. Wenn Sie ein langes Zoomobjektiv in 200 Metern Entfernung verwenden, deckt ein Pixel einen sehr kleinen Bereich ab. Der Verschluss muss also sehr schnell sein.

Referenz für die Verschlusszeit nach Fahrzeuggeschwindigkeit

Ich verwende diese Tabelle als Ausgangspunkt für jedes LPR-Projekt. Vor Ort nehme ich dann die Feinabstimmung vor.

Fahrzeuggeschwindigkeit	Empfohlener Auslöser (tagsüber)	Empfohlener Auslöser (Nacht mit IR)
Parkplatz / Tor (0-15 mph)	1/250s - 1/500s	1/250s - 1/500s
Stadtstraße (20-35 mph)	1/500s - 1/1000s	≥ 1/500s
Stadtautobahn (35-50 mph)	1/1000s	1/500s - 1/1000s
Autobahn / Freeway (60+ mph)	1/1000er - 1/2000er	1/1000er - 1/2000er

Die Pixeldichte-Regel

Das Einfrieren der Bewegung ist nur die halbe Miete. Ich erinnere meine Kunden immer daran, dass das Schild auch groß genug im Bild sein muss. Für eine zuverlässige Erkennung brauchen Sie mindestens 100 Pixel über die gesamte Breite des Bildes. Noch besser sind 120 bis 150 Pixel.

Das bedeutet, dass Sie einen ausreichenden optischen Zoom verwenden müssen. Eine PTZ-Kamera mit 38fachem oder 40fachem Zoom kann ein Schild aus über 100 Metern Entfernung scharf stellen. Aber wenn Sie nicht genug zoomen, wird das Schild winzig klein sein. Selbst wenn es keine Bewegungsunschärfe gibt, sind die Zeichen zu klein für jede LPR-Software ¹ zu lesen.

Die richtige Reihenfolge ist also: Zuerst zoomen, bis das Nummernschild das Bild ausreichend ausfüllt. Dann stellen Sie die Verschlusszeit entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit ein. Kehren Sie diese Reihenfolge nicht um.

Was passiert, wenn Sie zu schnell fahren?

Wenn Sie die Blende auf 1/4000s drücken, ist die Belichtungszeit extrem kurz. Nur sehr wenig Licht erreicht den Sensor. Das Bild wird dunkel. Wie Sie dies beheben können, wird in den folgenden Abschnitten beschrieben. Der wichtigste Punkt ist jedoch: Beginnen Sie immer mit der Verschlusszeit, die Ihrer angestrebten Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, und lösen Sie das Helligkeitsproblem dann separat.

Wie kann ich verhindern, dass die Scheinwerfer das Nummernschild bei Nacht überbelichten?

Ich habe dieses Problem bei fast jeder nächtlichen LPR-Installation gesehen, an der ich gearbeitet habe. Der Nummernschildbereich wird zu einem hellen weißen Rechteck. Die Scheinwerfer blenden alles aus.

Aktivieren Sie HLC (High Light Compensation) auf Ihrer PTZ-Kamera. HLC unterdrückt das helle Scheinwerferlicht und macht die Details des Kennzeichens dahinter sichtbar. Kombinieren Sie HLC mit einer kurzen Verschlusszeit von 1/500s bis 1/2000s, einer geeigneten IR-Beleuchtung und einer kontrollierten Verstärkung, um nachts lesbare Schilder zu erhalten.

HLC-Scheinwerferunterdrückung für nächtliche Kennzeichenerfassung

Warum ruinieren Scheinwerfer die Nummernschilder?

Moderne LED-Scheinwerfer sind extrem hell. Wenn ein Auto nachts auf Ihre Kamera zufährt, erzeugen die Scheinwerfer eine riesige Lichtblüte um die Vorderseite des Fahrzeugs. Der Kamerasensor wird in diesem Bereich mit Licht überflutet. Das Nummernschild, das sich direkt zwischen oder unter den Scheinwerfern befindet, geht in der Blendung unter.

Es handelt sich nicht um ein Problem der Schärfe. Es ist kein Auflösungsproblem. Es ist ein Problem des Dynamikbereichs. Die Scheinwerfer sind tausendmal heller als die Oberfläche des Kennzeichens. Ohne Eingreifen versucht die Belichtungsautomatik der Kamera, die gesamte Szene auszugleichen, und der Bereich des Kennzeichens wird komplett weiß.

Die drei Werkzeuge, die Sie nachts brauchen

Ich konfiguriere diese drei Einstellungen immer zusammen für eine nächtliche LPR-Bereitstellung:

1. HLC (Hochlichtkompensation)

HLC unterscheidet sich von WDR. WDR versucht, die gesamte Szene auszugleichen. HLC wählt gezielt die hellsten Stellen im Bild aus und unterdrückt sie. Es dunkelt den Scheinwerferbereich ab, so dass die Platte dahinter sichtbar wird. Die meisten PTZ-Kameras von chinesischen Herstellern unterstützen HLC. Suchen Sie danach in den Bildeinstellungen oder im Belichtungsmenü.

2. Externe IR-Beleuchtung

Die integrierten IR-LEDs der meisten PTZ-Kameras haben eine Reichweite von 30 bis 50 Metern. Für die Erfassung von Schildern aus einer Entfernung von 80 oder 100 Metern reicht das nicht aus. Ich empfehle immer eine zusätzliche externer IR-Strahler ². Ein auf den Erfassungsbereich gerichtetes, eng gebündeltes IR-Licht wird von der retroreflektierenden Beschichtung der Platte reflektiert und lässt die Zeichen deutlich hervortreten.

3. Verstärkungsregelung

Wenn der Verschluss kurz ist und es draußen dunkel ist, versucht die Kamera, die Verstärkung (ISO) zu erhöhen, um das Bild aufzuhellen. Eine zu hohe Verstärkung führt zu Rauschen. Durch das Rauschen werden die scharfen Kanten der Schriftzeichen zerstört. Ich halte die Verstärkung unter 20-30 dB. Wenn das Bild bei dieser Verstärkung immer noch zu dunkel ist, füge ich mehr externes Licht hinzu, anstatt die Verstärkung zu erhöhen.

Schnellreferenz für Nachteinstellungen

Einstellung	Empfohlener Wert	Warum
Verschlusszeit	1/500s - 1/2000s (je nach Geschwindigkeit)	Die Platte einfrieren, keine Unschärfe
HLC	ON	Unterdrückung der Blendung durch Scheinwerfer
WDR	Nachts AUS	WDR erhöht das Rauschen bei schlechten Lichtverhältnissen
Verstärkung / AGC	≤ 20-30 dB	Geringes Rauschen, Schutz der Zeichenkanten
IR-Beleuchtung	Externer, schmaler Strahl	Den Teller aus der Ferne beleuchten
Blende	Max offen (F1.0 - F1.2)	Lassen Sie so viel Licht wie möglich herein

Ein häufiger Fehler, den ich sehe

Viele Integratoren schalten WDR bei Nacht ein, weil sie glauben, dass es hilft. Meiner Erfahrung nach erhöht WDR bei schlechten Lichtverhältnissen tatsächlich das Bildrauschen. Die Kamera überlagert mehrere Belichtungen, und dieser Prozess verstärkt das Rauschen in den dunklen Bereichen. Für LPR bei Nacht schalte ich WDR aus und setze stattdessen auf HLC plus starkes IR. Die Ergebnisse sind viel sauberer.

Unterstützt meine PTZ-Kamera den Modus “Verschlusspriorität” für eine konsistente Kennzeichenerkennung?

Diese Frage wird mir häufig von Integratoren gestellt, die es gewohnt sind, mit fest installierten LPR-Kameras zu arbeiten. Sie möchten wissen, ob eine PTZ-Kugelkamera dieselbe Aufgabe erfüllen kann. Die kurze Antwort hat viele von ihnen überrascht.

Ja, die meisten professionellen PTZ-Kameras unterstützen den Blendenprioritätsmodus. In diesem Modus fixieren Sie die Verschlusszeit auf einen festen Wert wie 1/1000s. Die Kamera passt dann Verstärkung und Blende automatisch an, um die Helligkeit zu erhalten. Dies ist der beste Modus für die konsistente Erfassung von Nummernschildern.

PTZ-Kamera-Verschlussprioritätsmodus für LPR

So funktioniert die Verschlusspriorität bei einer PTZ-Kamera

Wenn Sie den Belichtungsmodus auf “Verschlusspriorität” einstellen, geben Sie der Kamera eine Anweisung: Verändern Sie niemals die Verschlusszeit. Die Kamera wird sich daran halten. Wenn die Szene dunkler wird, wird sie die Blende weiter öffnen. Wenn sie bereits die maximale Blendenöffnung erreicht hat, wird sie die Verstärkung erhöhen. Aber der Verschluss bleibt geschlossen.

Das ist genau das, was Sie für LPR brauchen. Bewegungsunschärfe ist Ihr größter Feind. Indem Sie den Verschluss sperren, beseitigen Sie das Risiko, dass die Kamera den Verschluss an einem bewölkten Tag oder in der Dämmerung verlangsamt und Sie unscharfe Platten erhalten.

Wo Sie diese Einstellung finden

Bei den meisten in China hergestellten PTZ-Kameras, einschließlich der Modelle, die wir bei Loyalty-Secu produzieren, finden Sie den Belichtungsmodus im Web-Interface unter Bildeinstellungen > Belichtung. Zu den Optionen gehören in der Regel:

• Auto - Die Kamera kontrolliert alles. Schlecht für LPR.
• Handbuch - Sie steuern Verschluss, Verstärkung und Blende. Volle Kontrolle, erfordert aber mehr Einstellungen.
• Auslöserpriorität - Sie schließen den Auslöser. Den Rest erledigt die Kamera. Am besten für LPR.
• Iris Vorrang - Sie sperren die Blende. Nicht nützlich für Plattenaufnahmen.

Ich empfehle immer die Verschlusspriorität als Ausgangspunkt. Wenn der Kunde die volle Kontrolle haben möchte, funktioniert auch der manuelle Modus. Aber bei einer LPR-Anwendung sollte man nie die Automatik wählen.

Was ist mit voreingestellten Positionen?

Dies ist ein Detail, das viele übersehen. Eine PTZ-Kamera kann unterschiedliche Belichtungseinstellungen für verschiedene voreingestellte Positionen speichern. Das bedeutet, dass eine Voreinstellung auf die Einfahrt eines Parkplatzes mit einer Verschlusszeit von 1/500s und eine andere Voreinstellung auf die Fahrbahn der Autobahn mit einer Verschlusszeit von 1/2000s ausgerichtet sein kann. Jede Voreinstellung ruft ihre eigenen Bildeinstellungen ab, wenn sie aktiviert wird.

Dies ist sehr nützlich für Projekte, bei denen eine PTZ mehrere Aufnahmebereiche abdeckt. Ich verwende diese Funktion bei fast jedem Projekt. Legen Sie die Voreinstellung fest, sperren Sie den Zoom, den Fokus und den Auslöser. Wenn sich die Kamera zu dieser Voreinstellung bewegt, wird alles automatisch geladen.

Der manuelle Fokus ist auf große Entfernung entscheidend

Bei hohen Zoomstufen wie 30- oder 38-fach wird die Schärfentiefe sehr gering. Der Autofokus kann hin- und herspringen und die Platte völlig verfehlen. Bei LPR-Voreinstellungen schalte ich immer auf manuellen Fokus um. Hier ist mein Prozess:

1. Bewegen Sie die PTZ auf die voreingestellte Aufnahmeposition.
2. Zoomen Sie auf die Zielentfernung.
3. Warten Sie, bis ein Fahrzeug vorbeikommt.
4. Verwenden Sie die Feineinstellung des Fokus über die Webschnittstelle.
5. Speichern Sie den Fokus.

Das dauert ein paar Minuten, erspart aber unzählige übersehene Kennzeichen. Ich habe schon erlebt, dass der Autofokus genau im ungünstigsten Moment versagt - wenn ein Lkw vorbeifährt und die Kamera auf die Karosserie des Lkw statt auf das Nummernschild fokussiert.

Kann ich die Änderung der Verschlusszeit in Abhängigkeit von der Tageszeit automatisieren?

Ich verwalte mehrere abgelegene, solarbetriebene Standorte für meine Kunden. Ich kann nicht jeden Morgen und Abend einen Techniker schicken, um die Einstellungen zu ändern. Ich möchte, dass die Kamera die Einstellungen selbständig ändert.

Ja, die meisten professionellen PTZ-Kameras unterstützen geplante Profile oder die Umschaltung der Tag/Nacht-Konfiguration. Sie können ein Belichtungsprofil für den Tag mit einer Verschlusszeit von 1/1000s und WDR ein und ein anderes Profil für die Nacht mit einer Verschlusszeit von 1/2000s, HLC ein und WDR aus einstellen. Die Kamera schaltet je nach Uhrzeit oder Lichtverhältnissen automatisch um.

Automatisierte Tag-Nacht-Verschlusszeitplanung für PTZ-Kamera

Warum Sie zwei verschiedene Profile brauchen

Tag und Nacht sind zwei völlig unterschiedliche Lichtverhältnisse. Die Einstellungen, die mittags perfekt funktionieren, versagen um Mitternacht. Und die Einstellungen, die um Mitternacht funktionieren, überbelichten das Bild am Mittag. Sie können nicht eine Einstellung für beide verwenden.

Tagsüber haben Sie viel Licht. Eine kurze Verschlusszeit von 1/1000s funktioniert problemlos. WDR hilft beim Ausgleich von Schatten und hellem Himmel. Die Verstärkung bleibt niedrig. Das Bild ist sauber und scharf.

In der Nacht ändert sich alles. Das Licht nimmt drastisch ab. Für sich bewegende Fahrzeuge brauchen Sie immer noch eine kurze Verschlusszeit. Aber jetzt brauchen Sie HLC, um Scheinwerfer zu bekämpfen. WDR sollte ausgeschaltet sein, weil es Rauschen verursacht. Die Verstärkung wird höher sein. Die IR-Lichter müssen eingeschaltet sein.

Geplante Profile einrichten

So konfiguriere ich normalerweise eine PTZ-Kamera für einen Kunden wie David, der rund um die Uhr zuverlässiges LPR benötigt:

Tagesprofil (6:00 AM - 6:00 PM)

• Belichtungsmodus: Blendenpriorität
• Verschlusszeit: 1/1000s
• WDR: EIN
• HLC: AUS
• Verstärkungsgrenze: 15 dB max
• IR: AUS

Nachtprofil (6:00 PM - 6:00 AM)

• Belichtungsmodus: Blendenpriorität
• Verschlusszeit: 1/2000s
• WDR: AUS
• HLC: ON
• Verstärkungsgrenze: 25 dB max
• IR: EIN (intern + extern, falls erforderlich)
• Blende: Maximal geöffnet

Der genaue Menüpfad hängt vom jeweiligen Kameramodell ab. Bei unseren Loyalty-Secu PTZ-Kameras finden Sie dies unter System > Zeitplan > Bildprofil. Sie wählen den Zeitbereich aus und weisen jedem Zeitraum eine gespeicherte Bildkonfiguration zu.

Fernjustierung über 4G

Viele meiner Kunden installieren PTZ-Kameras auf solarbetriebenen Masten in abgelegenen Gebieten. Die Verbindung erfolgt über 4G LTE ³. Hier sind ein paar Dinge, die ich jedem Kunden über die Fernabstimmung sage:

• Versuchen Sie nicht, über 4G gleichzeitig Live-Videos anzusehen und Einstellungen vorzunehmen. Die Latenzzeit macht das Ganze frustrierend. Nehmen Sie stattdessen die Einstellungen vor, speichern Sie sie und prüfen Sie dann später einen aufgezeichneten Clip.
• Verwenden Sie die Schnappschuss-Funktion. Machen Sie einen Schnappschuss während der Fahrzeugdurchfahrt und laden Sie das JPEG herunter. Prüfen Sie, ob das Nummernschild lesbar ist. Dies verbraucht viel weniger Bandbreite als Live-Streaming.
• Wenn der Standort zu verschiedenen Zeiten sehr unterschiedliche Verkehrsgeschwindigkeiten aufweist (z. B. in einer Schulzone), sollten Sie drei statt zwei Profile erstellen - für den morgendlichen Berufsverkehr, die Mittagszeit und die Nacht.

Zusammenfassung der Tag/Nacht-Konfiguration

Parameter	Einstellung tagsüber	Nächtliche Einstellung
Verschlusszeit	1/1000s	1/2000s
WDR	ON	AUS
HLC	AUS	ON
Verstärkungsgrenze	≤ 15 dB	≤ 25 dB
IR-Licht	AUS	ON
Blende	Auto	Max offen (F1.0-F1.2)

Ein Tipp für 4G-Solarstandorte

Bei solarbetriebenen Einsätzen kommt es auf jedes Watt an. Externe IR-Strahler verbrauchen Strom. Ich empfehle immer die Verwendung einer Zeitschaltuhr oder Fotozelle, um das externe IR-Licht nur nachts einzuschalten. Das spart Akku und verlängert die Betriebszeit des Systems. Das zeitgesteuerte Profil der Kamera übernimmt bereits die Bildeinstellungen. Das IR-Licht muss nur noch mit dem gleichen Zeitplan ein- und ausgeschaltet werden.

Schlussfolgerung

Halten Sie die Verschlusszeit fest, sorgen Sie für die richtige Beleuchtung und verwenden Sie geplante Profile. Mit diesen drei Schritten erhalten Sie Tag und Nacht saubere, lesbare Platten von Ihrer PTZ-Kamera.

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1. Software und Algorithmen für die automatische Nummernschilderkennung. ︎ 2. Infrarotscheinwerfer für die Überwachung bei Nacht. ︎ 3. 4G LTE-Netzlatenz für die Ferneinstellung der Kamera. ︎ 4. Anforderungen an den optischen Zoom für die Pixeldichte des Nummernschilds. ︎ 5. High Light Compensation (HLC) zur Unterdrückung von Scheinwerfern. ︎ 6. Gain- und ISO-Einstellungen für rauscharme LPR-Aufnahmen. ︎ 7. Blendenpriorität vs. manuelle Belichtung bei der Fahrzeugverfolgung. ︎ 8. PTZ-Preset-Positionskonfiguration für mehrere LPR-Zonen. ︎ 9. Schärfentiefe bei hohem Zoom für die Scharfstellung des Kennzeichens. ︎ 10. Tag/Nacht-Bildprofilplanung für PTZ-Kameras. ︎