Passei semanas tentando ler as placas da filmagem da minha câmera PTZ. Todos os quadros estavam embaçados. O problema não era a lente. Era a velocidade do obturador.
Para uma captura nítida da placa de licença a longa distância, defina a velocidade do obturador entre 1/500s e 1/2000s. Veículos mais rápidos precisam de velocidades de obturador mais rápidas. A 60 mph, use pelo menos 1/1000s a 1/2000s. Combine isso com iluminação infravermelha adequada e ganho controlado para manter a imagem brilhante o suficiente para o reconhecimento.
Velocidade do obturador da câmera PTZ para captura de placas de veículos
Abaixo, detalho as configurações exatas do obturador para diferentes velocidades, como lidar com faróis noturnos, como usar o modo Prioridade do obturador e como automatizar todo o processo. Se você lida com projetos de LPR, este guia lhe poupará horas de tentativa e erro.
Índice
Qual é a velocidade mínima do obturador necessária para congelar um veículo que está se movendo a 100 km/h?
Certa vez, entreguei um projeto de monitoramento de rodovias. O cliente me ligou no dia seguinte. Cada placa era um borrão branco. Eu havia deixado a câmera na exposição “Automática”.
A 60 mph, um veículo se move cerca de 88 pés por segundo. Para congelar a placa de licença, você precisa de uma velocidade de obturador de pelo menos 1/1000s. Para obter melhores resultados a longa distância com uma lente teleobjetiva, use 1/2000s ou até 1/4000s.
Configuração da velocidade do obturador para placa de veículo de 60 mph
Por que o desfoque de movimento destrói as placas de identificação?
Aqui está a matemática simples. Um carro a 60 mph percorre aproximadamente 26,8 metros a cada segundo. Se a velocidade do obturador for de 1/100s, o carro se moverá cerca de 26 centímetros durante esse único quadro. Isso é suficiente para borrar todos os caracteres da placa em uma bagunça ilegível. As letras se sobrepõem. Os números se misturam. Nenhum software pode consertar isso.
O objetivo é simples. Você quer que o carro se mova menos de um pixel durante a exposição. Quando você usa uma lente de zoom longo a 200 metros de distância, um pixel cobre uma área muito pequena. Portanto, o obturador deve ser muito rápido.
Referência de velocidade do obturador por velocidade do veículo
Uso essa tabela como meu ponto de partida para cada projeto de LPR. Depois, faço o ajuste fino no local.
| Velocidade do veículo | Obturador recomendado (diurno) | Obturador recomendado (noturno com infravermelho) |
|---|---|---|
| Estacionamento / Portão (0-15 mph) | 1/250s - 1/500s | 1/250s - 1/500s |
| Estrada urbana (20-35 mph) | 1/500s - 1/1000s | ≥ 1/500s |
| Rodovia urbana (35-50 mph) | 1/1000s | 1/500s - 1/1000s |
| Rodovia/estrada (60+ mph) | 1/1000s - 1/2000s | 1/1000s - 1/2000s |
A regra da densidade de pixels
Congelar o movimento é apenas a metade do trabalho. Eu sempre lembro meus clientes: a placa também deve ser grande o suficiente no quadro. Para um reconhecimento confiável, você precisa de pelo menos 100 pixels na largura da placa. 120 a 150 pixels é ainda melhor.
Isso significa que você deve usar zoom óptico suficiente. Uma câmera PTZ com zoom de 38X ou 40X pode colocar uma placa em foco a mais de 100 metros de distância. Mas se você não aplicar o zoom suficiente, a placa será minúscula. Mesmo com desfoque de movimento zero, os caracteres serão muito pequenos para qualquer câmera PTZ. Software LPR 1 para ler.
Portanto, a ordem correta é: primeiro, aumente o zoom até que a placa preencha uma parte suficiente do quadro. Em seguida, defina a velocidade do obturador com base na velocidade do veículo. Não inverta essa ordem.
O que acontece se você for rápido demais?
Se você pressionar o obturador para 1/4000s, o tempo de exposição será extremamente curto. Muito pouca luz atinge o sensor. A imagem fica escura. Abordarei como corrigir isso nas seções abaixo. Mas o ponto principal aqui é: sempre comece com a velocidade do obturador que corresponda à velocidade desejada do veículo e, em seguida, resolva o problema do brilho separadamente.
Como posso evitar que os faróis exponham demais a placa de identificação à noite?
Já vi esse problema em quase todas as instalações noturnas de LPR em que trabalhei. A área da placa se transforma em um retângulo branco brilhante. Os faróis apagam tudo.
Ative o HLC (High Light Compensation, compensação de luz alta) na sua câmera PTZ. A HLC suprime o brilho do farol e revela os detalhes da placa por trás dele. Combine a HLC com uma velocidade de obturador rápida de 1/500s a 1/2000s, iluminação IR adequada e ganho controlado para obter placas legíveis à noite.
Supressão de faróis HLC para captura noturna de placas de veículos
Por que os faróis estragam as placas de identificação?
Os faróis de LED modernos são extremamente brilhantes. Quando um carro dirige em direção à sua câmera à noite, os faróis criam uma enorme explosão de luz ao redor da frente do veículo. O sensor da câmera é inundado de luz nessa área. A placa, que fica bem entre ou abaixo dos faróis, se perde no brilho.
Esse não é um problema de foco. Não é um problema de resolução. É um problema de alcance dinâmico. Os faróis são milhares de vezes mais brilhantes do que a superfície da placa. Sem intervenção, a exposição automática da câmera tenta equilibrar toda a cena e a área da placa fica completamente branca.
As três ferramentas de que você precisa à noite
Eu sempre defino essas três configurações juntas para qualquer implementação de LPR noturna:
1. HLC (compensação de luz alta)
O HLC é diferente do WDR. O WDR tenta equilibrar a cena inteira. O HLC visa especificamente os pontos mais brilhantes do quadro e os suprime. Ele escurece a área do farol para que a placa atrás dele fique visível. A maioria das câmeras PTZ de fabricantes chineses é compatível com HLC. Procure-o nas configurações de imagem ou no menu de exposição.
2. Iluminação infravermelha externa
Os LEDs infravermelhos integrados na maioria das câmeras PTZ cobrem talvez 30 a 50 metros. Para captura de placas a longa distância, a 80 ou 100 metros, isso não é suficiente. Eu sempre recomendo adicionar um Iluminador infravermelho externo 2. Uma luz infravermelha de feixe estreito apontada para a zona de captura refletirá no revestimento retrorrefletivo da placa e fará com que os caracteres se destaquem claramente.
3. Controle de ganho
Quando o obturador estiver rápido e estiver escuro do lado de fora, a câmera tentará aumentar o ganho (ISO) para clarear a imagem. O ganho excessivo adiciona ruído. O ruído destrói as bordas nítidas dos caracteres da placa. Eu mantenho o ganho abaixo de 20-30 dB. Se a imagem ainda estiver muito escura nesse nível de ganho, adiciono mais luz externa em vez de aumentar o ganho.
Referência rápida sobre configurações noturnas
| Configuração | Valor recomendado | Por que |
|---|---|---|
| Velocidade do obturador | 1/500s - 1/2000s (com base na velocidade) | Congelar o prato, sem borrões |
| HLC | ON | Suprimir o brilho dos faróis |
| WDR | DESLIGADO à noite | O WDR adiciona ruído com pouca luz |
| Ganho / AGC | ≤ 20-30 dB | Mantenha o ruído baixo, proteja as bordas dos caracteres |
| Iluminação IR | Feixe externo e estreito | Ilumine a placa à distância |
| Abertura | Abertura máxima (F1.0 - F1.2) | Deixe entrar o máximo de luz possível |
Um erro comum que vejo
Muitos integradores ativam o WDR à noite, achando que isso ajudará. Em minha experiência, o WDR em condições de pouca luz, na verdade, aumenta o ruído da imagem. A câmera mescla várias exposições e esse processo amplifica o ruído nas áreas escuras. Para o LPR noturno, eu desligo o WDR e uso o HLC e o IR forte. Os resultados são muito mais limpos.
Minha câmera PTZ suporta o modo “Prioridade do obturador” para reconhecimento consistente de placas?
Recebo muito essa pergunta de integradores que estão acostumados a trabalhar com câmeras LPR fixas. Eles querem saber se uma câmera PTZ ball pode fazer o mesmo trabalho. A resposta curta surpreendeu muitos deles.
Sim, a maioria das câmeras PTZ profissionais suporta o modo Prioridade do obturador. Nesse modo, você bloqueia a velocidade do obturador em um valor fixo, como 1/1000s. Em seguida, a câmera ajusta o ganho e a íris automaticamente para manter o brilho. Esse é o melhor modo para a captura consistente de placas de veículos.
Modo de prioridade do obturador da câmera PTZ para LPR
Como funciona a prioridade do obturador em uma câmera PTZ
Quando você define o modo de exposição como “Prioridade do obturador”, está dizendo à câmera uma coisa: nunca altere a velocidade do obturador. A câmera obedecerá. Se a cena ficar mais escura, ela abrirá mais a abertura. Se já estiver na abertura máxima, ela aumentará o ganho. Mas o obturador permanece travado.
Isso é exatamente o que você deseja para o LPR. O desfoque de movimento é seu maior inimigo. Ao travar o obturador, você elimina o risco de que a câmera diminua a velocidade do obturador em um dia nublado ou ao anoitecer e forneça placas borradas.
Onde encontrar essa configuração
Na maioria das câmeras PTZ de fabricação chinesa, incluindo os modelos que produzimos na Loyalty-Secu, você encontrará o modo de exposição na interface da Web em Configurações de imagem > Exposição. As opções geralmente incluem:
- Automotivo - A câmera controla tudo. Ruim para o LPR.
- Manual - Você controla o obturador, o ganho e a íris. Controle total, mas requer mais configuração.
- Prioridade do obturador - Você trava o obturador. A câmera cuida do resto. Melhor para LPR.
- Prioridade da íris - Você bloqueia a abertura. Não é útil para a captura de placas.
Eu sempre recomendo a Prioridade do obturador como ponto de partida. Se o cliente quiser controle total, o modo Manual também funciona. Mas nunca o deixe no modo Automático para qualquer aplicação de LPR.
E quanto às posições predefinidas?
Aqui está um detalhe que muitas pessoas não percebem. Uma câmera PTZ pode armazenar diferentes configurações de exposição para diferentes posições predefinidas. Isso significa que você pode ter uma predefinição voltada para a entrada do estacionamento com um obturador de 1/500s e outra predefinição voltada para a pista da rodovia com obturador de 1/2000s. Cada predefinição recupera suas próprias configurações de imagem quando ativada.
Isso é muito eficiente para projetos em que um PTZ cobre várias zonas de captura. Eu uso esse recurso em quase todos os projetos. Defina a predefinição, bloqueie o zoom, bloqueie o foco e bloqueie o obturador. Quando a câmera se move para essa predefinição, tudo é carregado automaticamente.
O foco manual é fundamental em longas distâncias
Em níveis altos de zoom, como 30X ou 38X, a profundidade de campo torna-se muito rasa. O foco automático pode se mover para frente e para trás e errar totalmente a placa. Eu sempre mudo para o foco manual nas predefinições de LPR. Este é o meu processo:
- Mova a PTZ para a posição predefinida de captura.
- Aumentar o zoom até a distância alvo.
- Aguarde a passagem de um veículo.
- Use o ajuste de foco em etapas finas por meio da interface da Web.
- Trave o foco.
Isso leva alguns minutos, mas evita a perda de inúmeras placas. Já vi o foco automático falhar exatamente no pior momento - quando um caminhão passa e a câmera volta a focalizar a carroceria do caminhão em vez da placa.
Posso automatizar as alterações na velocidade do obturador com base na hora do dia?
Gerencio vários locais remotos alimentados por energia solar para meus clientes. Não posso enviar um técnico para alterar as configurações todas as manhãs e noites. Preciso que a câmera altere as configurações por conta própria.
Sim, a maioria das câmeras PTZ profissionais suporta perfis programados ou alternância de configuração dia/noite. Você pode definir um perfil de exposição para o dia com um obturador de 1/1000s e WDR ligado, e um perfil diferente para a noite com um obturador de 1/2000s, HLC ligado e WDR desligado. A câmera muda automaticamente com base no horário ou no nível de luz.
Programação automatizada da velocidade do obturador para a câmera PTZ durante o dia e a noite
Por que você precisa de dois perfis diferentes
O dia e a noite são dois ambientes de iluminação completamente diferentes. As configurações que funcionam perfeitamente ao meio-dia falharão à meia-noite. E as configurações que funcionam à meia-noite superexporão a imagem ao meio-dia. Não é possível usar uma configuração para ambos.
Durante o dia, você tem bastante luz. Um obturador rápido de 1/1000s funciona facilmente. O WDR ajuda a equilibrar as sombras e o céu claro. O ganho permanece baixo. A imagem é limpa e nítida.
À noite, tudo muda. A luz diminui drasticamente. Você ainda precisa de um obturador rápido para veículos em movimento. Mas agora você precisa do HLC para combater os faróis. O WDR deve estar desativado porque adiciona ruído. O ganho será maior. As luzes IR devem estar ligadas.
Configuração de perfis programados
Veja como eu normalmente configuro uma câmera PTZ para um cliente como David, que precisa de LPR confiável 24 horas por dia:
Perfil diurno (6:00 AM - 6:00 PM)
- Modo de exposição: Prioridade do obturador
- Velocidade do obturador: 1/1000s
- WDR: LIGADO
- HLC: DESLIGADO
- Limite de ganho: 15 dB no máximo
- IR: DESLIGADO
Perfil noturno (18:00 às 6:00)
- Modo de exposição: Prioridade do obturador
- Velocidade do obturador: 1/2000s
- WDR: DESLIGADO
- HLC: ON
- Limite de ganho: 25 dB no máximo
- IR: ON (interno + externo, se necessário)
- Abertura: Abertura máxima
O caminho exato do menu depende do modelo da câmera. Em nossas câmeras PTZ Loyalty-Secu, isso pode ser encontrado em Sistema > Programação > Perfil da imagem. Você seleciona o intervalo de tempo e atribui uma configuração de imagem salva a cada período.
Ajuste remoto por 4G
Muitos dos meus clientes instalam câmeras PTZ em postes alimentados por energia solar em áreas remotas. Elas se conectam por meio de 4G LTE 3. Aqui estão algumas coisas que digo a todos os clientes sobre o ajuste remoto:
- Não tente assistir a vídeos ao vivo e ajustar as configurações ao mesmo tempo em 4G. A latência torna isso frustrante. Em vez disso, ajuste as configurações, salve-as e verifique um clipe gravado mais tarde.
- Use a função de instantâneo. Tire uma foto durante a passagem do veículo e faça o download do JPEG. Verifique se a placa está legível. Isso usa muito menos largura de banda do que a transmissão ao vivo.
- Se o site tiver velocidades de tráfego muito diferentes em horários diferentes (como em uma zona escolar), considere a possibilidade de criar três perfis em vez de dois: pico da manhã, meio-dia e noite.
Resumo da configuração dia/noite
| Parâmetro | Configuração diurna | Configuração noturna |
|---|---|---|
| Velocidade do obturador | 1/1000s | 1/2000s |
| WDR | ON | DESLIGADO |
| HLC | DESLIGADO | ON |
| Limite de ganho | ≤ 15 dB | ≤ 25 dB |
| Luz infravermelha | DESLIGADO | ON |
| Abertura | Automotivo | Abertura máxima (F1.0-F1.2) |
Uma dica para locais de energia solar 4G
Em implantações com energia solar, cada watt é importante. Os iluminadores de infravermelho externos consomem energia. Sempre recomendo o uso de um temporizador ou fotocélula para ligar a luz infravermelha externa somente à noite. Isso economiza bateria e aumenta o tempo de atividade do sistema. O perfil programado da câmera já lida com as configurações de imagem. A luz infravermelha só precisa de um simples acionador liga/desliga sincronizado com a mesma programação.
Conclusão
Bloqueie a velocidade do obturador, adicione iluminação adequada e use perfis programados. Essas três etapas lhe darão placas limpas e legíveis dia e noite com a sua câmera PTZ.
1. Software e algoritmos de reconhecimento automático de placas de identificação. ︎ 2. Tipos de iluminadores infravermelhos para vigilância noturna. ︎ 3. Latência da rede 4G LTE para ajuste remoto da câmera. ︎ 4. Requisitos de zoom óptico para a densidade de pixels da placa de licença. ︎ 5. Compensação de luz alta (HLC) para supressão de faróis. ︎ 6. Configurações de ganho e ISO para captura de LPR com baixo ruído. ︎ 7. Prioridade do obturador vs. exposição manual para rastreamento de veículos. ︎ 8. Configuração da posição predefinida de PTZ para várias zonas LPR. ︎ 9. Profundidade de campo em zoom alto para foco na placa de licença. ︎ 10. Programação de perfil de imagem dia/noite para câmeras PTZ. ︎