Industriekameras als Teil der Smart City

Intelligente Verkehrssysteme mit industrieller Bildverarbeitung

  • ndustriekameras über­wachen unter anderem ­Unfallschwerpunkte, wie große Kreuzungen. Bild: Hikrobotndustriekameras über­wachen unter anderem ­Unfallschwerpunkte, wie große Kreuzungen. Bild: Hikrobot
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  • Die Durchsetzung von Verkehrssicherheitsvorschriften ist im Straßenverkehrsbereich ein typisches ­Beispiel für den Einsatz von Industriekameras. In der Regel geht es hier um zu hohe Geschwindigkeit  oder ähnliche Verstöße. Bild: Hikvision

Die industrielle Bildverarbeitung kommt zunehmend auch außerhalb des Maschinenbaus zum Einsatz. Ein derzeit stark wachsender Bereich ist die Verkehrsüberwachung. Hier spielen Industriekameras ihre Stärken aus: hohe Auflösung und Bildqualität bei gleichzeitig kompakter Bauweise und vergleichsweise geringen Kosten. Ein chinesischer Kamerahersteller hat daher sein Portfolio entsprechend angepasst.

Innerhalb des Konzepts „Smart City“, das Politik und Wirtschaft vorantreiben wollen, spielt ein Intelligentes Verkehrssystem (Intelligent Traffic System, ITS) eine wesentliche Rolle und ist damit auch in der Bildverarbeitungsbranche zu einem wichtigen Thema geworden. Denn die aufkommende ITS-Technologie setzt voll auf industrielle Bildverarbeitung, um Lösungen in unterschiedlichen Bereichen zu entwickeln. Dabei kommen drei Kernelemente der Machine Vision zum Einsatz: Bild-/Video-Erfassungs-Hardware, Datenverarbeitungssysteme und Algorithmen. Daher spielen insbesondere Industriekameras als Augen in der Front-End-Hardware eine große Rolle bei der Bewältigung unterschiedlicher Anforderungen – von der Fahrspur-/Fahrzeugerkennung über die Fahrunterstützung bis hin zum Verkehr, der Straßenüberwachung und sogar dem autonomen Fahren.

Wesentliche Herausforderungen: Robustheit, Kosten, Flexibilität

Im Allgemeinen gehören zu den größten Herausforderungen für intelligente Verkehrssysteme die Robustheit unter komplizierten Umgebungsbedingungen, kompakte Abmessungen, niedrige Kosten und ein flexibles globales Systemdesign. Industriekameras, die einfach zu bedienen sind, verfügen über die zuverlässige und erwartete Kapazität, um diese strengen Herausforderungen zu erfüllen.
Nach Jahrzehnten der ITS-Entwicklung, vom Prototypen bis zur praktischen Anwendung, wurde auch Hikrobot in dieser Innovationswelle mitgerissen. Der chinesische Kamerahersteller bietet Sicherheitsprodukte sowie Lösungen für die industrielle Bildverarbeitung an, darunter Industriekameras und Vision-Controller. Die Kameraserien CE/CA/CH/CL etwa verfügen über ein breites Spektrum an verfügbaren Auflösungen und erfüllen die wesentlichen Anforderungen, die normalerweise im ITS-Bereich notwendig sind.

Gute Bildqualität auch bei Nacht oder schlechtem Wetter

Eingebettet mit den in ITS üblichen Global-Shutter-Sensoren, zum Beispiel Sonys IMX249, IMX264 oder IMX304, verfügen die CA/CH-Serien, wie das Modell MV-CA023-10GC (2,3 MP), über eine hohe Leistung mit hoher Bildqualität, hohem Dynamikbereich, aber geringem Rauschen.

Darüber hinaus erfassen die Kameras bei ausreichender Quanteneffizienz (QE) bei auffallendem Licht die Details aufgenommener Objekte unabhängig von der Tages- oder Nachtzeit auch bei hoher Geschwindigkeit und kurzer Belichtungszeit genau.

Schnell einsatzbereit und flexibel

Neben der Bildqualität müssen Industrie­kameras auch schnell einsatzbereit und flexibel sein, um für die Verkehrsüberwachung infrage zu kommen. Um alle Integrations- oder sekundäre Entwicklungsarbeiten zu erfüllen, stellt Hikrobot ein gut verständliches und einfaches Software Development Kit (SDK) mit reichlich Demo-Beispielen zur Verfügung, das C/C#/Python-Sprachen unter Windows/Linux/Android-Plattformen abdeckt.

Umfangreiche Funktionalität

Hochwertige Algorithmen zur Bildsignalverarbeitung (ISP) sind die Grundlage für eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit der Bilddaten in Echtzeit, einschließlich automatischer Belichtungszeit, Verstärkung, Weißabgleichsanpassung und HSV. Optimale Pixelformate und Datenquellen können ohne Verlust ausgegeben werden.
Im Vergleich zu anderen Optionen im Mainstream-Markt verspricht Hikrobot, ein hochwertiges Produkt zu geringen Kosten zu liefern, um jeden Punkt in realen Anwendungen abzudecken, die der Herausforderung aus dem ITS-Bereich gerecht werden.

Kennzeichenserkennung mit Industriekameras

Zu den charakteristischen ITS-Anwendungen in Bezug auf Industriekameras gehören die Fahrzeugkontrolle, das Verkehrsmanagement sowie die Überwachung öffentlicher Verkehrsmittel. Als eine typische Anwendung im Bereich der Fahrzeugkontrolle kommen seit jeher eher Industriekameras zum Einsatz anstelle von üblichen Sicherheitskameras, weil letztere eine geringere maximale Auflösung liefern. In diesen Anwendungen erkennen die Kameras Zielfahrzeuge bei einigen konkreten Gelegenheiten, zum Beispiel in sensiblen öffentlichen Bereichen oder an Mautstellen. Die Produkte von Hikrobot (Modell MV-CA023-10GC mit 2,3MP oder MV-CA050-10GC mit 5MP) sind für solche Situationen konzipiert und mit den hochauflösenden Objektiven der Hik-MF-Serie mit unterschiedlichen Brennweiten ausgestattet, die mit einem relativ großen Sichtbereich (FOV) umfassende Bilder für die weitere Bildverarbeitung einfangen können. Die Pixeldarstellung und Farbwiedergabe auf jedem Bild ist für die weitere Plattenerkennungsarbeiten praktisch, wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden: Lokalisierung der Region des Kennzeichens, Informationsbinarisierung, Zeichentrennung und -erkennung.

Erkennen der Spur während der Fahrt

Die Durchsetzung von Verkehrssicherheitsvorschriften ist im Straßenverkehrsbereich ein typisches Beispiel für den Einsatz von Bildverarbeitungstechnologie. In der Regel geht es hier um zu hohe Geschwindigkeit oder ähnliche Verstöße. Es werden aber auch Unfallschwerpunkte überwacht. Insbesondere die Kameras mit einer Auflösung von 2,3 bis 12 MP, gekoppelt mit Objektiven der KF-Serie, sind für diese Anwendungen geeignet. Diese beinhalten im Wesentlichen zwei grundlegende Funktionsabläufe: die Videoaufzeichnung und die Bilderfassung. Wenn das Fahrzeug in einen vom Radarsensor abgedeckten kontrollierbaren Bereich gelangt, kann die Kamera das Zielbild erfassen, sobald sie das Auslösesignal erhält.
Mittlerweile werden die Kameras zunehmend um weitere Geräte ergänzt. Darunter sind Spulenauslöser und Lidar-Sensoren in Verkehrsschildern und ähnlichem. Das Gesamtsystem soll dann zum Beispiel den Straßenzustand detailliert protokollieren.

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