Lector de Placas Vehiculares mediante procesamiento digital de imagenes implementado en LabVIEW

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO INGENIERIA ELECTRONICA

Área Temática: Ingeniería Electrónica

Categoría: Pregrado

LECTOR DE PLACAS VEHICULARES MEDIANTE PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES PARA CONTROL DE TIEMPOS VEHICULAR

EN RUTA URBANA

AUTOR:Hugo Junior. Quispe Chacón, [email protected]

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNOFacultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica, Electrónica y Sistemas

Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica


INDICE

1. RESUMEN2. INTRODUCCION3. OBJETIVOS4. DESARROLLO DEL TRABAJO

4.1 DESCRIPCION DEL SOFTWARE

4.2 ADQUISICION DE IMAGENES 4.3 CORRECCION DE GEOMETRIA 4.4 REGION DE INTERES (ROI) 4.5RECONOCIMIENTO OPTICO DE

CARACTERES (OCR) 4.6 REGISTRO DE TIEMPOS 4.7MONITORIZACION DEL

SOFTWARE MEDIANTE RED5. RESULTADOS6. CONCLUCIONES7. BIBLIOGRAFIA

1. RESUMEN.

En el departamento de puno, — El constante aumento de unidades de transporte en la ciudad de Juliaca, genera como algunas de sus consecuencias caos, y accidentes debido al precario control de tiempos de salida llegada y marcación por puntos de control. De ahí surge la necesidad de aplicar la tecnología para controlar los tiempos entre unidades sin la necesidad de detenerse en puntos de marcación específicos. El objetivo del proyecto es desarrollar el diseño e implementación de un sistema lector de placas vehiculares mediante procesamiento digital de imágenes y OCR, capaz de establecer los tiempos de salida, llegada y recorrido realizado por el transporte público, con los objetivos específicos de ordenar el recorrido, establecer una velocidad constante de acuerdo a los tiempos establecidos por la empresa y evitar o reducir los accidentes de las unidades mediante el uso de procesamiento digital de imágenes.

Palabras clave— Procesamiento digital de imágenes, LABview, OCR, Transporte público.

In the department of Puno, - The constant increase of transport units in the city of Juliaca, generates some of its consequences chaos and accidents due to poor control of arrival and departure times dialing checkpoints. Hence the need for technology to control the time between units without the need to look at specific plot points. The project aims to develop the design and implementation of a license plate reader system using digital image processing and OCR, able to set the departure times, arrival and travel by public transport, with the specific objectives of ordering the tour establish a constant speed according to the times set by the company and avoid accidents or reduce the units by using digital image processing.

Keywords- Digital image processing, LABview, OCR, Public Transport.

2. INTRODUCCION.

En la ciudad de juliaca actualmente se cuenta con aproximadamente 35 empresas de transporte urbano con 30 a 40 unidades por empresa, existe la necesidad de controlar el tiempo de cada unidad para mantener un orden en la empresa, el actual sistema de control de tiempos es ineficiente provocando que se genere caos, desorden vehicular incluso pérdida de vidas humanas, el presente proyecto permite realizar un control de tiempos mediante procesamiento digital de imágenes y OCR (Objetc Character Recognition), sin la necesidad de que los trabajadores de cada unidad tengan que detenerse en puntos de marcación.

Se trata pues de un software hecho en LABview, mediante una cámara web se ingresa información al computador, específicamente de la placa vehicular que en nuestro caso es única por unidad de transporte, esta imagen es ingresada y pre procesada mediante LABview, la secuencia de reconocimiento es obtener una región de interés a partir de un patrón de búsqueda que en el caso de nuestro país es PERU, al obtener solamente la vista del código de la placa vehicular esta es procesada nuevamente para obtener un resultado más favorable, posteriormente se usara reconocimiento óptico de caracteres (OCR) para así determinar el código de placa en un dato tipo string (texto), se usara una base de datos un tanto peculiar para determinar la hora de lectura.

3. OBJETIVOS

Caracterizar OCR y el procesamiento digital de imágenes para la lectura de placas vehiculares y base de datos.


Diseñar un programa en LABview utilizando procesamiento digital de imágenes para la lectura de placas vehiculares

Implementar una base de datos para registrar el tiempo de cada unidad de transporte por empresa

Realizar una monitorización mediante web server.

4. DESARROLLO DEL TRABAJO

4.1 DESCRIPCION DEL SOFTWARE

El software se realizó en LABview 2010 debido a que su programación se basa en lenguaje G (grafico), no se requiere conocimientos previos en programación, tiene una alta velocidad de procesamiento ya que su código es compilado directamente a código máquina, además nos provee la librería de “Vision and Motion” y “Vision Assistant” que contienen una gran cantidad de VI´s para realizar procesamiento digital de imágenes, como son histogramas, filtros, detección de patrones, OCR, etc.

Fig. 1 Entorno de Trabajo LABview, Vision And Motion y Vision Assistant

4.2 ADQUISICION DE IMÁGENES

La adquisición de imágenes se realizó utilizando los subVI´s de VISION AND MOTION.

FIG. 2 Adquisición de imagen con LABview

Como se aprecia en la FIG. 2 Se inserta un tipo de control para selección de cámara permitiendo escoger entre todas las cámaras USB disponibles en el ordenador, insertamos el bloque IMAQ Create que nos permite crear un espacio temporal en memoria para las imágenes, introducimos la sesión a un ciclo while loop para que la adquisición sea continua e insertamos una condición utilizando el estado de error para la detención del ciclo while loop.

4.3 CORRECCION DE GEOMETRIA

Al tener la entrada de video, este es convertida al formato BMP un archivo en mapa de bits, esto debido a que reacciona de mejor manera frente a la compresión o ampliación, lo que nos garantiza una imagen de mejor calidad y apta para el procesamiento en el software, posteriormente realizamos una comparación continua de los frames de video ingresados frente a una imagen patrón ya establecida en formato .png (Portable Network Grafics), en el caso de nuestro país las placas vehiculares se diferencian por el color y código, mas no por la palabra PERU, utilizaremos este código de imagen como patrón de búsqueda para la corrección de geometría.

Fig. 3 Corrección de geometríaLa corrección de geometría tiene como finalidad orientar los pixeles de una imagen en un sistema de coordenadas de referencia.En primer lugar asignamos espacio en memoria para la imagen de referencia y para la imagen proveniente de la cámara web, utilizaremos el VI IMAQ find pattern 2, el cual nos permite realizar la búsqueda ingresando una plantilla pre establecida, como se aprecia en la Fig. 3 el VI image rotate corregirá el ángulo de desfase que tiene la imagen capturada, nótese que se ingresa la imagen y las características del patrón de búsqueda, el resultado se aprecia en la Fig 4.

Fig. 4 Resultado de corrección de geometría

Como se aprecia en la figura, la imagen ya es convertida al formato BMP, a partir del patrón de búsqueda PERU se establece la corrección de geometría.

4.4 REGION DE INTERES (ROI)

La imagen obtenida hasta este momento no es suficiente para poder realizar el reconocimiento óptico de caracteres, debido a esto necesitamos determinar una región de interés tomando como base nuestro patrón pre establecido que es PERU, usaremos el tipo de conversión array to cluster para poder tener acceso a las características de la imagen, y así poder modificar la


región de interés respecto al patrón pre establecido, este proceso es simple debido a que las placas vehiculares son simétricas es decir que con simples operaciones matemáticas podremos reducir la imagen modificando valores de x e y, en la Fig 5 se muestra el proceso para determinar la región de interés.

Fig. 5 Región de Interés

Como se aprecia en la figura al obtener los valores de nuestra región de interés, realizaremos un enmascaramiento del resultado con otra imagen en blanco, con fines de mejorar el resultado para la aplicación de OCR.Los valores obtenidos para la simulación con hojas de papel fueron.

x y-135 20128 120-135 40128 120

Tabla 1. Valores de X e Y para placas en hoja

x y-65 2263 69-65 2263 69

Tabla 2. Valores de X e Y para placa verdadera

Los valores de X e Y fueron calibradas para aproximadamente 1 m. de distancia, este resultado puede variar modificándose la imagen pre establecida a una imagen más pequeña, y determinando nuevamente los valores de la región de interés.

4.5 RECONOCIMIENTO OPTICO DE CARACTERES (OCR)

El reconocimiento óptico de caracteres es el proceso de cambiar una imagen digital en texto, las imágenes que incorporan texto no pueden ser editadas directamente porque están definidas en pixeles, la función del OCR es convertir el conjunto de pixeles

en caracteres ASCII [5] Para este proceso se optó por utilizar el asistente de visión de LABview, el cual nos ofrece una galería de VI´s para el procesamiento digital de imágenes, al haber obtenido una región de interés enmascarada en una imagen en blanco, es posible utilizar OCR. En la siguiente imagen se aprecia el procedimiento de la lectura OCR.

Fig. 6 OCR en Vision Assistant

El proceso mostrado en la Fig 6 fue implementado en el asistente de visión de National Instruments, se puede apreciar que la imagen de entrada esta en formato BMP y con la región de interes determinada, realizamos un remuestreo mediante el bloque Geometry, con el objetivo de incrementar el tamaño a 681x223, seguidamente utilizamos el bloque Threshold 1, el cual selecciona los rangos de valores de pixeles, en una imagen en escala de guises, El siguiente bloque es para convertir la imagen resultante de threshold a una imagen de 16 bits, y el resultado es como se aprecia en la fig, 6, para poder utilizar OCR necesitamos una imagen de 8 bits, es por eso que utilizamos nuevamente el bloque de conversión obteniendo una imagen similar a la anterior con la diferencia de que la imagen es de 8 bits, y por ultimo agregamos el bloque de OCR/OCV 1, el cual nos permite relacionar una imagen preestablecida con una palabra obteniéndose un registro de imágenes con características de cada letra y número pudiéndose identificar así cada una de las palabras y numero.

El resultado final es un dato tipo string (texto) el cual se utilizara para el registro de tiempos.

4.6 REGISTRO DE TIEMPOS

Existe la necesidad de establecer el tiempo de salida, recorrido y llegada de cada usuario aclarando que la identificación de cada vehículo es la placa vehicular, LABview nos proporciona las herramientas suficientes para poder realizar estas operaciones, ya que contiene bloques para poder procesar datos de tipo numéricos, texto, tiempo, ciclos, etc. El software de registro de tiempos debe satisfacer las necesidades de una empresa de transportes, el cual requiere un tiempo constante por vuelta de cada unidad, 8 puntos de marcación con un desfase de tiempo establecido por la empresa.


Fig, 7 Registro de tiempos Vehicular.

En la Fig. 7 Se muestra el programa diseñado para el registro de tiempos, a partir de la hora predeterminada en el ordenador, se inserta el tiempo que se desea tener de diferencia entre cada vehículo y luego se procede a presionar el botón establecer, el cual determinara la secuencia de cada vehículo en un punto, al realizar esta operación, no se podrá cambiar el tiempo ya establecido debido a la seguridad que maneja la empresa en temas de control.

Fig. 8 Diagrama de bloques Registro de Tiempos

Como se aprecia en la figura se optó por realizar una pequeña base de datos de los vehículos Concatenando cada código de usuario, al obtener una secuencia de todos los códigos, usamos el bloque Match Pattern ubicado en Programming – String –Match Pattern, el cual nos sirve para buscar cada código ingresado del asistente de VISION de National Instruments,al realizar la búsqueda este compara el resultado con el registro pre establecido anteriormente, es necesario establecer una tolerancia de no más medio minuto, por motivos inesperados.

4.7 MONITORIZACION DE SOFTWARE MEDIANTE RED

LABview nos ofrece distintos protocolos de comunicación para poder realizar una monitorización del software propuesto, debido a que la transmisión es un formato de video, se utilizó WEB SERVER que se encuentra en Tools – Options – web server , esta herramienta en LABview nos permite ceder el acceso a

distintas computadoras mediante IP en red pudiéndose así controlar el VI diseñado, va de la mano con Web Publishing Tool el cual nos permite crear una página web que incluye el VI diseñado, la herramienta nos permite realizar modificaciones en la página web a publicar, además de la publicación de esta en una red local y asimismo las computadoras remotas pudiendo acceder al VI respectivo.

5. RESULTADOS.

Los resultados fueron satisfactorios, ampliándose el porcentaje de aciertos frente a otros trabajos presentados, a continuación se presenta un cuadro estadístico de lectura, las pruebas se hicieron con hojas de papel debido a que es riesgoso manejar cierto número de placas.

PLACAS LECTURA ACIERTO DE CARACTERES

%

YIJ-138 YIJ-138 7 100%

HVL-207 HVL-207 7 100%

MKA-543 MKA-543 7 100%

WER-456 WER-456 7 100%

ABC-254 ABC-254 7 100%

UNB-859 INB-859 6 85 %

OYC-740 OYC-740 7 100%

ZOP-130 ZOP-130 7 100%

ERT-750 ERT?750 6 85%

EFG-789 EFG-789 7 100%

10 10 97%

Tabla 3. Resultados

Se obtuvo un 97% de aciertos lo cual es un resultado muy positivo.

6. CONCLUCIONES

Se concluye que mejorando el entorno se podría tener un mayor porcentaje de aciertos.

Utilizando una cámara de mayor resolución y configurando apropiadamente la región de interés se mejora la distancia de lectura.

La transmisión por web server es un poco lenta, por ende se realiza la publicación del VI registro de tiempos el cual es fluido y eficiente para la monitorización respectiva.

7. BIBLIOGRAFIA


[2] Lajara Vizcaino, José Rafael, Pelegri Sebastia, José (2007). LabVIEW Entorno grafico de programación

[3] Cuevas, Erick, Zaldiviar, Daniel, Perez, Marco (2010). Procesamiento digital de imágenes con MATLAB y Simulink

[4] National Instrument, NI-IMAQ Function Reference Manual, editado en noviembre 2000

Documents

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