Una delle funzioni di analisi video più importanti ma anche più complesse è quella che riconosce, identifica e compara (grazie a un database) le targhe degli automezzi. I motivi e i campi applicativi sono molteplici: dalla sicurezza all’automazione dei varchi, dal pedaggio automatico al monitoraggio del traffico
L’analisi video, sempre più “intelligente” grazie all’evoluzione tecnologica dei software, dei chipset e dei sensori d’immagine, può essere applicata a molteplici contesti, soggetti e oggetti. Apparentemente, la più diffusa sembra essere il Face Recognition, ovvero l’analisi delle riprese dei volti delle persone che frequentano un’area residenziale, commerciale o industriale a scopi di sicurezza e marketing. In realtà, ormai da parecchi anni è sempre più presente, non solo nelle aree pubbliche ma anche in quelle private, l’analisi video dei veicoli a motore che percorrono strade e autostrade, stazionano in parcheggi o transitano attraverso varchi. L’identificazione di questi mezzi avviene grazie alla lettura della targa, presente su tutti i veicoli immatricolati, archiviata in uno o più database e associata a tutta una serie di informazioni utili al monitoraggio degli accessi nelle aree ZTL, ai parcheggi pubblici e privati (residenziali e aziendali), del traffico su strade e autostrade, al pagamento automatizzato di parcheggi e pedaggi, all’accertamento delle infrazioni al codice stradale come il superamento dei limiti di velocità e l’assenza della copertura assicurativa. In gergo tecnico questa funzione viene definita con i termini anglosassoni License Plate Recognition (acronimo LPR) e Automatic Number Plate Recognition (ANPR). Le prime applicazioni negli Stati Uniti e nel Regno Unito risalgono agli anni Settanta, un decennio più tardi è entrata a far parte della dotazione della Polizia Scientifica in quasi tutto il mondo mentre nel nuovo millennio si è diffusa anche presso le amministrazioni pubbliche locali e le aziende private.
Un mix bilanciato tra software e hardware
Le funzionalità LPR/ANPR non richiedono solo l’utilizzo di software di analisi potenti e affidabili, ma anche (e soprattutto) telecamere o sistemi ad hoc con particolari caratteristiche e correttamente installati per catturare le riprese da cui partire con l’analisi e il riconoscimento delle targhe.
La telecamera è senza dubbio il primo (e forse più importante) elemento della catena. Per garantire un’identificazione rapida e precisa, in particolare con i sistemi automatizzati, è fondamentale che l’immagine catturata dal sensore sia quanto più possibile definita e bilanciata, senza sfocature (blur) causate dal movimento né sovraesposizioni o sottoesposizioni.
Con queste premesse, il 99% delle telecamere analogiche (da almeno 700-1000 TVL), AHD e IP è in grado di catturare correttamente lettere e numeri di targa per la successiva analisi e identificazione. Se correttamente posizionata in modo da inquadrare perfettamente la parte anteriore o posteriore di un automezzo, può fornire ottimi risultati anche quando il sensore non è ad altissima definizione. Teoricamente, se il veicolo transita a velocità ridotta attraverso un varco e l’illuminazione è più che sufficiente, non è nemmeno necessario impostare frame rate elevati.
Se ampliamo il discorso ad altri ambiti operativi e ambientali, come per esempio l’analisi del flusso del traffico sulle autostrade, dove i mezzi sfrecciano a velocità elevata, in condizioni di luce scarsa o totalmente assente, un elevato frame rate (almeno 30 fps) e un sistema di illuminazione IR ad alta potenza e precisione sono la condicio sine qua non per ottenere immagini idonee al successivo trattamento.
I principali requisiti hardware per la lettura targhe
Le telecamere di videosorveglianza che dichiarano il pieno supporto LPR/ANPR utilizzano sensori da almeno 1 o 2 MP, tecnologie AHD o IP, ottiche varifocus (per esempio, 5-50 mm), sia fisse che motorizzate, studiate per ottimizzare il posizionamento in un ampio range di distanze, anche fino a 30 metri. L’ottica deve essere regolata in modo che la larghezza della targa nella scena ripresa deve essere almeno di 130 pixel per le targhe europee e 150 pixel per quelle di altri Paesi che adottano differenti font e dimensioni di lettere e numeri.
Fondamentale importanza ricoprono gli illuminatori IR, meglio se di tipo “array” con sistemi di modulazione automatica antiabbagliamento.
I led array sono molto più potenti di quelli tradizionali (fino a 30 watt per singola unità), longevi (10.000 ore) e hanno una maggiore apertura (fino a 180°) con il risultato che le immagini appaiono più dettagliate, definite e illuminate in modo uniforme. Se abbinati a lenti che focalizzano l’emissione infrarossa nella regione di interesse (ROI) dove transitano gli automezzi che devono essere monitorati, permettono di illuminare perfettamente la targa sfruttando le sue capacità riflettenti e, grazie alla modulazione della potenza, impedire che altri elementi come i fari posteriori o i catadiottri possano abbagliare l’immagine falsando la lettura.
L’analisi LPR/ANPR può essere facilmente compromessa dalla presenza di fonti luminose come il sole all’orizzonte oppure i fari delle vetture che procedono in senso contrario così come da fattori ambientali (polvere, acqua, umidità, condensa, ecc.) e atti vandalici.
A tal proposito, le telecamere più sofisticate adatte a questo scopo impiegano sofisticati meccanismi di autoregolazione e soppressione della luminosità, molto più rapidi ed efficaci rispetto a quelli delle telecamere tradizionali, certificazioni IP66, 67 o 68 per garantire la perfetta impermeabilità e gusci antivandalo con sistemi di ventilazione e riscaldamento per impedire la formazione di condensa.
Grazie a queste caratteristiche e dotazioni, la maggior parte delle telecamere LPR/ANPR di ultima generazione può catturare immagini sufficientemente definite per analizzare e identificare le targhe di qualsiasi veicolo, anche con velocità fino a 250 km/h e in free flow, cioè senza bisogno di sensori annegati nella pavimentazione.
Il posizionamento delle telecamere
Il posizionamento delle telecamere è uno dei fattori chiave per garantire una corretta analisi video: come già visto per il Face Recognition, è fondamentale limitare l’angolazione e mantenersi il più possibile in asse con il veicolo. Lo scostamento orizzontale e verticale non deve superare i 30° rispetto alla direzione di marcia anche se i passi da gigante compiuti dai software di analisi permettono ormai di superare anche i 40°. L’angolo tra l’asse orizzontale della targa ripresa e il piano deve essere invece compreso nell’intervallo ± 5°.
Per impedire manomissioni e vandalismi, l’altezza non deve essere inferiore ai 3-4 metri (a meno che la postazione sia a sua volta videosorvegliata) tenuto conto anche di eventuali “aiuti” che un malintenzionato potrebbe sfruttare per mettere fuori uso le telecamere. La distanza dalla corsia di marcia dipende dall’ottica utilizzata e, solitamente, varia tra 4 e 40 metri.
Le telecamere ANPR possono essere installate anche a bordo dei veicoli delle Forze dell’Ordine per l’identificazione dei mezzi circolanti e il rilevamento delle infrazioni.
Qualora la telecamera adibita alla lettura targhe dovesse svolgere anche altri compiti come la videosorveglianza ambientale, il progettista e l’installatore devono valutare attentamente le specifiche hardware e il posizionamento, facendo tesoro della propria esperienza e dei suggerimenti dei produttori.
In altri casi, il cliente potrebbe aver bisogno di identificare la targa, le caratteristiche del veicolo (colore, modello versione, ecc.), i lineamenti del suo conducente per un eventuale ricorso all’analisi facciale e anche l’ambiente circostante (panorama). Dal momento che tutte queste funzioni non possono essere svolte in modo efficace e affidabile da una sola telecamera LPR/ANPR di tipo tradizionale, è necessario valutare i modelli multifunzione con doppio o triplice sensore oppure aggiungere altre telecamere con caratteristiche e posizionamento ad hoc.
Soluzioni integrate e ottimizzate
Alle telecamere di videosorveglianza che supportano le funzioni LPR/ANPR si affiancano soluzioni progettate e realizzate solo per questa specifica applicazione. Realizzati in tecnologia embedded, integrano componenti hardware e software (anche all’interno della stessa telecamera) specificatamente studiati allo scopo di massimizzare le prestazioni di lettura, con una libreria di riconoscimento ottico dei caratteri (OCR) ottimizzata per le piattaforme hardware del prodotto, tempi elaborazione ridotti e letture reali fino a 60 immagini al secondo. Assicurano la massima robustezza, affidabilità e compattezza anche nelle condizioni più critiche e sono quasi sempre dotate di illuminatore IR integrato con taratura specifica. Le soluzioni LPR/ANPR integrate possono interfacciarsi con le reti di videosorveglianza o di monitoraggio del traffico preesistenti, utilizzando le reti IP, i protocolli di tipo RPC, http, FTP e connessioni Ethernet, Wi-Fi e 3G/4G.
Dall’immagine all’identificazione
L’ultimo (e fondamentale) passo del percorso di analisi LPR/ANPR consiste nel selezionare la porzione dell’immagine che contiene la targa, manualmente o automaticamente grazie a sofisticati algoritmi, e nella conversione dei bit digitali in lettere e numeri. Questa operazione può essere effettuata direttamente a bordo della telecamera oppure da applicativi specifici installati su PC, DVR e NVR. In tutti i casi, la conversione si basa sul riconoscimento ottico dei caratteri (OCR) e richiede un’attenta configuraione dei parametri e delle opzioni fornite dall’applicativo (come il numero di corsie, l’ambito applicativo - strada di città, varco di ingresso/uscita, ecc. - l’area geografica, per esempio, Europa, Russia, ecc., la dimensione minima e massima della targa, ecc.).
Per ridurre le probabilità di errore, i software permettono di regolare, automaticamente oppure manualmente, i parametri video come contrasto, luminosità e dettaglio: sono dotati di filtri che riducono il rumore e l’effetto sfocamento, di funzioni zoom intelligenti che evitano di “sgranare” eccessivamente l’immagine. Alcuni applicativi permettono anche di comparare l’immagine con un database di caratteri e forme utilizzati nelle targhe internazionali per stabilirne la nazionalità e ridurre ulteriormente il tasso di errore.
Il passo successivo è quello di stabilire se la targa deve essere confrontata con un database “positivo” (blacklist) o “negativo” (whitelist) e compiere determinate azioni come impedire l’accesso, accertare la violazione, inviare una notifica all’amministratore di sistema oppure alle Forze dell’Ordine, ecc.
I moderni software ANPR riconoscono le targhe della maggior parte dei Paesi stranieri, quelle dei veicoli speciali e delle Forze dell’Ordine (Carabinieri, Polizia, VVFF, GdF, Esercito, CD, ecc.), anche quando l’angolazione di ripresa supera i 40°. Nella maggior parte dei casi, l’acquisizione, l’elaborazione e l’identificazione viene fatta automaticamente (ANPR), cioè senza il controllo di un operatore, in tempi rapidissimi, su più corsie simultaneamente e con un margine di errore inferiore all’1-2%.
I sistemi LPR/ANPR possono essere applicati in molteplici ambiti, pubblici e privati, per garantire la sicurezza di cose e persone, ottimizzare gli accessi, automatizzare i pagamenti e monitorare i flussi di traffico:
• rilevamento del tempo di percorrenza e della velocità media (per esempio, Tutor e Vergilius) su autostrade e strade statali;
• pagamento automatico della sosta nei parcheggi e dei pedaggi su autostrade e tangenziali;
• gestione del traffico negli aeroporti per consentire l’accesso alle corsie riservate (taxi, mezzi pubblici e di servizio) solo ai veicoli autorizzati;
• controllo del territorio;
• monitoraggio in tempo reale della viabilità a scopi statistici o per far fronte a situazioni critiche (ingorghi, incidenti, ecc.);
• identificazione dei veicoli rubati, soggetti a fermo amministrativo o senza copertura assicurativa;
• monitoraggio dei parcheggi (anche aziendali) con possibilità di effettuare l’apertura/chiusura automatica del varco di accesso e calcolare automaticamente il tempo di sosta effettivo;
• monitoraggio dei veicoli nelle aree private di carico e scarico;
• controllo dell’accesso alle ZTL pubbliche e private;
• controllo delle operazioni nelle stazioni di servizio (distributori di carburante) e di altri esercizi commerciali con accesso diretto dei veicoli (per esempio, drive-in dei ristoranti fast-food, aree commerciali esterne di supermercati e ipermercati, ecc.
