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车牌识别技术作为机器视觉领域的一项重要应用,已经发展成为一个相对成熟的解决方案。通过运用图像处理技术,该技术能够精准地检测、定位并识别车牌上的字符,从而实现计算机对车辆信息的智能化管理。如今,无论是在小区停车场、高速公路收费站,还是在监控中心等场所,车牌识别系统都得到了广泛部署和应用,其研究也取得了显著进展。尽管该技术已经普及,但在识别精度和速度方面仍有提升空间,因此,自行构建一个车牌识别系统不仅有助于深入学习图像处理技术,还能加深对相关理论的理解。

车牌识别算法经历了多次迭代升级,其检测效率和准确率得到了显著提升。从最初基于LBP和Haar特征的车牌检测方法,逐步过渡到采用深度学习技术的SSD、YOLO等先进算法。在车牌识别环节,也从传统的字符匹配方法发展到基于深度神经网络的技术,通过不断的验证和测试,其检测和识别效果以及适用性都得到了增强,支持的模型也更加多样化。

在网络上可以找到许多车牌识别程序的代码,但大多数仅限于使用深度学习目标检测算法识别单张图片中的车牌,而很少有人将其开发成一个完整的软件应用。即使有现成的软件,其界面也相对简单。为此,本文提供了一个博主设计的界面,虽然不算美观,但风格简约,功能上能够满足单张图片、批量图片、视频以及摄像头视频的识别需求。初始界面如下图所示:

车牌检测过程中的界面截图(点击图片可放大)如下图所示,用户也可以选择开启摄像头或视频进行实时检测:

1. 效果演示

首先,通过动图展示系统的基本功能,该系统主要实现对图片、视频和摄像头画面中的车牌进行检测和识别,识别结果会直观地显示在界面和图像中。此外,系统还提供车牌识别历史记录和回看功能,演示效果如下。

(一)选择单张 / 批量车牌识别

进入软件界面后,点击图片选择按钮选择一张图片,然后点击“开始运行”按钮,系统将自动识别车牌并在界面上显示结果;用户还可以通过点击历史识别记录的表格序号回看识别记录。本功能的界面展示如下图所示:

如果需要识别批量图片,可以选择一个包含多张图片文件的文件夹,选择完成后点击“开始运行”按钮,系统将逐个对每个文件进行检测和识别,结果与单张图片时类似,用户可以通过表格记录回看识别结果:

(二)车牌视频识别效果展示

在实际应用中,经常需要识别一段视频中的车牌,为此系统设计了视频选择功能。点击视频按钮选择待检测的视频,系统将自动解析视频并逐帧识别车牌,识别结果会记录在右下角的表格中,效果如下图所示:

(三)摄像头检测效果展示

在真实场景中,通常使用设备摄像头获取实时画面,并对画面中的车牌进行识别,因此本文考虑了此功能。点击摄像头按钮后,系统进入准备状态,再点击“开始运行”按钮后,系统将显示实时画面并开始检测画面中的车牌,识别结果会展示并记录:

2. 车牌检测与识别

在智能交通系统中,集成运用计算机视觉、物联网、人工智能等多种技术已成为未来发展趋势。其中,车牌识别(License Plate Recognition, LPR)技术作为一项关键技术,能够从获取的图像中提取目标车辆的车牌信息,为智能交通管理提供基础支持。

本文主要介绍中文车牌识别技术,因此简要了解一下国内汽车牌照的特点:字符数为七个,包括汉字、字母和数字。车牌的颜色组合中,最常见的为普通小型汽车蓝底白字和新能源汽车的渐变绿底黑字。

车牌具有独特的图像特征,包括颜色、纹理和边缘信息等,这些特征可以综合起来确定车牌的位置。因此,早期就有利用车牌与周围环境差异的定位算法。目前常见的车牌定位算法主要有以下四种:基于颜色、纹理、边缘信息的定位算法和基于人工神经网络的车牌定位算法。

为了便于演示,博主绘制了一张车牌识别的流程图,如下图所示,常规步骤包括图像采集、预处理、车牌定位、字符分割、字符识别和输出结果。随着深度学习技术的成熟,端到端的网络模型使得这一过程变得更加简单。从理念上讲,基于深度学习的车牌识别实现思路主要包括两个部分:(1)车牌检测定位;(2)车牌字符识别。

车牌的检测定位本质上是一个特定的目标检测(Object Detection)任务,即通过算法框选出车牌的位置坐标,以便将其与背景区分开来。可以认为检测出的车牌位置才是我们的感兴趣区域(Region Of Interest, ROI)。一种有效的方法是Cascade LBP,它是一种机器学习方法,可以利用OpenCV训练级联分类器,依赖CPU进行计算,参考网址:https://gitee.com/zeusees/HyperLPR。级联分类器的方法对于常用场景效果较好,检测速度较快,曾经一度比较流行,但准确率一般。基于深度学习的检测算法有Mobilene-SSD、YOLO-v5等,利用大批量的标注数据进行训练,训练代码可以参考开源代码https://github.com/zeusees/License-Plate-Detector。

这里我们使用网上开源的HyperLPR中文车牌识别框架,首先导入OpenCV和hyperlpr,读取一张车牌图片调用架构中的车牌识别方法获得结果,以下代码来自官方的示例:

以上代码运行结果如下,可以看出该方法识别了车牌的车牌字符、置信度值、车牌位置坐标、图片尺寸等结果。

这样的结果还不够直观,我们写一个函数将车牌的识别结果标注在图片上,首先导入相关依赖包,其代码如下:

新建一个函数drawRectBox,将图像数据、识别结果、字体等参数传入,函数内部利用OpenCV和PIL库添加标注框和识别结果的字符,其代码如下:

我们首先读取图片文件,利用前面的HyperLPR_plate_recognition方法识别出车牌结果,调用以上函数获得带标注框的图片,利用OpenCV的imshow方法显示结果图片,其代码如下:

此时运行以上代码可以得到如下结果:

同理,识别视频中的车牌也可以做类似的操作,不过我们需要先对视频文件进行逐帧读取,然后采用以上的方式在图片中标识出车牌并显示。这部分代码如下:

以上代码每5帧识别一次视频中的车牌,将车牌的结果标注在画面中进行实时显示,运行结果的截图如下所示:

车牌的识别部分代码演示完毕,对此我们完成了图片和视频的识别,然而这些还是简单的脚本呈现。为了方便更换图片、视频以及管理车牌,还需要设计文件选择功能以及系统的UI界面。打开QtDesigner软件,拖动以下控件至主窗口中,车牌识别系统的界面设计如下图所示:控件界面部分设计好,接下来利用PyUIC工具将.ui文件转化为.py代码文件,通过调用界面部分的代码同时加入对应的逻辑处理代码。

原文链接:https://blog.csdn.net/qq_32892383/article/details/123088309?spm=1001.2100.3001.7377&utm_medium=distribute.pc_feed_blog_category.none-task-blog-classify_tag-3.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_feed_blog_category.none-task-blog-classify_tag-3.nonecase