Raytec: Am Puls des Verkehrs

Pulsestar heißen die gepulsten LEDBeleuchtungsprodukte von Raytec, die speziell für Verkehrsüberwachungen entwickelt wurden. Warum ist eine Beleuchtung für ANPR-(Automatic Number Plate Recognition) bzw. LPR- (License Plate Recognition) Systeme aber überhaupt nötig? Und worauf kommt es hierbei wirklich an?

Die Notwendigkeit, das Nummernschild eines Fahrzeugs zu lesen und zu erkennen, ist eine der häufigsten Anforderungen an weltweit eingesetzte Verkehrssysteme.

ANPR-/LPR-Systeme müssen oft 365 Tage, 24 Stunden am Tag in Betrieb sein und die Herausforderungen schnell fahrender Fahrzeuge, verschmutzter Nummernschilder, Kfz-Scheinwerfer sowie wechselnder Umgebungshelligkeit und Umweltbedingungen meistern. Eine dedizierte, qualitativ hochwertige Beleuchtung spielt eine entscheidende Rolle, damit das ANPR-/LPR-System das Kennzeichen effektiv erfassen kann.

Wie bei allen intelligenten Verkehrssystemen ist es jedoch unerlässlich, einen systemweiten Ansatz zu verfolgen und alle Aspekte des Systems zu berücksichtigen, die die Bilderfassung beeinflussen. Dazu gehört die Einrichtung der Kamera, des Objektivs, des Filters und der speziellen Beleuchtung.

Worauf ist im Einzelnen bei der Auswahl eines Leuchtmittels für den Einsatz in einem ANPR-/LPR-System zu achten? Eine der ersten Überlegungen ist die Art oder Wellenlänge des Lichts, das für das System benötigt wird. Die meisten ANPR-/LPR-Systeme verwenden 850 nm Infrarotlicht (IR). IR liefert die besten Ergebnisse bei der Erfassung von Bildern des Kfz-Kennzeichens, und abgesehen von einem schwachen roten Leuchten des Strahlers gibt es auch kein sichtbares Licht, was die Möglichkeit der Ablenkung des Fahrers minimiert.

Bei vielen ANPR-/LPR-Systemen wird das sichtbare Licht herausgefiltert und nur IR-Licht von der Kamera verwendet. Auf diese Weise werden einige der bereits erwähnten Probleme bei der Erfassung des Kennzeichens überwunden, wie z. B. verschmutzte Kennzeichen und Probleme mit Blendungen auf den Kennzeichen durch Scheinwerfer, Sonnenlicht oder nasse Straßen.

In einigen seltenen Fällen kann es erforderlich sein, die Farbe des Kennzeichens zu identifizieren. In diesen Fällen könnte Weißlicht eingesetzt werden. Da Weißlicht jedoch für das menschliche Auge gut sichtbar ist, ist es für viele ITS-Anwendungen (Intelligent Transport System) nur bedingt geeignet.

Eine Wellenlänge von 730 nm, also Dunkelrot, wird auch bei ITS-Anwendungen immer beliebter. Allerdings wird 730 nm eher für die Durchsicht der verdunkelten Scheiben eines Fahrzeugs verwendet, um die Fahrzeuginsassen zu identifizieren. Wenn das einzige Ziel darin besteht, das Nummernschild des Fahrzeugs zu erfassen, wird 730 nm im Allgemeinen nicht benötigt.

Bei der Entwicklung eines ANPR/LPRSystems muss sich zwischen konstantem oder gepulstem Licht entschieden werden. Was sind die Unterschiede?

Eine konstante Beleuchtungsstärke liegt vor, wenn ein Scheinwerfer 100 Prozent der Zeit eingeschaltet ist, in der Regel aufgrund einer bestimmten Anforderung des Benutzers, der möchte, dass das Licht ständig verfügbar ist. Mit gepulster Beleuchtung sind dagegen schnelle Lichtblitze gemeint, die direkt mit dem Verschluss der Kamera synchronisiert werden. Die Verwendung von gepulster Beleuchtung ermöglicht eine bedarfsgerechte Beleuchtung, um Bilder von sich schnell bewegenden Objekten präzise aufzunehmen. Das Beleuchtungsgerät kann über einen digitalen Eingang mit dem Verschluss der Kamera synchronisiert werden, um sicherzustellen, dass bei Bedarf die maximale Lichtmenge zur Verfügung steht.

Die Verwendung von gepulster Beleuchtung bietet mehrere Vorteile gegenüber konstanter Beleuchtung, vor allem eine erhebliche Leistungssteigerung. Dies ist entscheidend für ANPR-/LPR-Anwendungen, bei denen schnell fahrende Fahrzeuge erfasst werden. Je schneller das Fahrzeug fährt, desto kürzer muss die Verschlusszeit der Kamera sein und desto mehr Licht wird benötigt (je kürzer der Verschluss, des-to weniger nutzbares Licht gelangt zum Kamerasensor).

Andere Elemente des Aufbaus, wie z. B. die Verwendung einer höheren Blende oder eines Schmalbandfilters, können die Lichtmenge, die zur Kamera gelangt, weiter einschränken und machen die Verwendung zusätzlicher, speziell entwickelter Beleuchtung noch wichtiger.

Gepulstes Licht ist jedoch nicht unbedingt für alle ANPR/LPR-Systeme erforderlich. Für Systeme, die das Nummernschild des Fahrzeugs bei niedrigen Geschwindigkeiten oder bei stehendem Fahrzeug erfassen (z. B. Parkhaussysteme), kann eine Konstantlicht-Beleuchtung ausreichend Leistung liefern.

Eine Beleuchtung, die als Teil eines ANPR-/LPR-Systems verwendet wird, ist oft mit anderen Geräten, wie der ANPR-/LPR-Kamera, integriert. Daher ist es wichtig zu überlegen, wie die Beleuchtung gesteuert werden und wie sie mit anderen Geräten im System kommunizieren kann.

Bei komplexeren ANPR-/LPRSystemen empfiehlt es sich, eine IP-fähige Beleuchtung zu wählen, die über eine Ethernet-Verbindung mit anderen Geräten verbunden werden kann. Dadurch kann die Beleuchtung mit anderen Geräten im Netzwerk kommunizieren und in Echtzeit ferngesteuert werden.

Während eine Ethernet-Verbindung die am weitesten verbreitete Kommunikationsmethode ist, verwenden einige ältere Systeme möglicherweise noch eine RS232-Verbindung. Während RS232 einen Großteil der gleichen Funktionalität bietet, bietet die Verwendung von Ethernet einige eindeutige Vorteile: Es können längere Kabelstrecken genutzt werden, und die Verbindung ist zuverlässiger und leistungsfähiger. Darüber hinaus ist die Kompatibilität des Beleuchtungssystems mit bestehenden Netzwerkinfrastrukturenaufgrund der zunehmenden Verbreitung von Ethernet wahrscheinlich größer.

Wenn das Licht innerhalb des ANPR/LPR-Systems gepulst wird, ist es auch wichtig, dass der Benutzer die Pulseinstellungen des Beleuchtungsgeräts kontrollieren und anpassen kann. Neben anderen Kriterien können Länge, Frequenz und Intensität des Impulses eingestellt und auf die Anforderungen der Anwendung abgestimmt werden. Bei Fahrzeugen, die mit hoher Geschwindigkeit fahren, muss die Kamera in der Regel eine kürzere Verschlusszeit verwenden, was wiederum eine geringere Impulsbreite und eine höhere Intensität erfordert als bei einem System, das Fahrzeuge mit geringerer Geschwindigkeit erfasst.

Es sollte möglich sein, den Scheinwerfer über seine eigenen internen Webseiten oder die grafi sche Benutzeroberfläche (GUI) zu steuern. Der Grad der über die grafische Benutzeroberfläche mögliche Steuerung und die Benutzerfreundlichkeit sind wichtige Faktoren bei der Auswahl eines Beleuchtungsgeräts für ein ANPR-/LPR-Projekt.

Die Pulsestar-, VTR- und VCT-Beleuchtungen von Raytec bieten auch eine Multipulsfunktion, die bei ANPR/LPR-Anwendungen nützlich sein kann, wenn Fahrzeuge mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten vorbeifahren. Wenn die Multipulsfunktion aktiviert ist, kann der Strahler, sobald er einen Auslöser empfängt, bis zu fünf aufeinanderfolgende Pulse mit unterschiedlichen Pulslängen abgeben. Auf diese Weise werden fünf separate Bilder erzeugt, um die Chance zu erhöhen, die bestmögliche Bildqualität zu erhalten.

Beleuchtungen, die als Teil eines ANPR-/LPR-Systems eingesetzt werden, sind oft schwierigen Umweltbedingungen ausgesetzt. So ist zum Beispiel eine an einer Brücke montierte Beleuchtung das ganze Jahr über unterschiedlichen Wetterbedingungen und Temperaturen ausgesetzt. Diese Bedingungen sowie der vorbeifahrende Verkehr bedeuten auch, dass die Beleuchtung in der Lage sein muss, starken Vibrationen standzuhalten. Bei der Auswahl eines Beleuchtungsgeräts ist auf dessen IP-Schutzart zu achten und darauf, ob es für die jeweilige Anwendung geeignet ist. Auch der Schutz gegen Salzgehalt, Feuchtigkeit und Vibrationen ist zu bedenken.

Mit Schutzarten bis zu IP66 sowie extremen Schutz gegen Salzgehalt, Feuchtigkeit und Vibration sind viele der Beleuchtungen der Pulsestar-Reihe von Raytec für den Einsatz unter härtesten Umwelt- und Betriebsbedingungen ausgelegt.

Auch wenn es offensichtlich erscheinen mag, ist es für ein effektives System von entscheidender Bedeutung, dass man sich die Zeit nimmt, die Einrichtung zu testen. Bei einer großen Anzahl von Variablen (z. B. Fahrzeuge, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fahren, wechselnde Wetterbedingungen sowie die Leistung von Kameras, Objektiven, Filtern und anderen Geräten) ist die Chance auf qualitativ hochwertige, zuverlässige Bilder umso größer, je mehr Tests vor dem vollständigen Einsatz durchgeführt werden können. 

Die Beleuchtung ist eine der wichtigsten Komponenten eines effektiven ANPR/LPR-Systems. Bei der Entwicklung eines ANPR-/LPR-Systems muss ein systemweiter Ansatz verfolgt werden. Die Qualität des endgültigen Bildes basiert auf einer Kombination aus den wichtigsten optischen Elementen: der Kamera, dem Objektiv und den verwendeten Filtern.