OpenCV+Python识别车牌和字符分割的实现

站长资源 2024/11/26 佚名

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本篇文章主要基于python语言和OpenCV库（cv2）进行车牌区域识别和字符分割，开篇之前针对在python中安装opencv的环境这里不做介绍，可以自行安装配置！

车牌号检测需要大致分为四个部分：

1.车辆图像获取

2.车牌定位、

3.车牌字符分割

4.车牌字符识别

具体介绍

车牌定位需要用到的是图片二值化为黑白后进canny边缘检测后多次进行开运算与闭运算用于消除小块的区域，保留大块的区域，后用cv2.rectangle选取矩形框，从而定位车牌位置

车牌字符的分割前需要准备的是只保留车牌部分，将其他部分均变为黑色背景。这里我采用cv2.grabCut方法，可将图像分割成前景与背景。分割完成后，再经过二值化为黑白图后即可进行字符分割。由于图像中只有黑色和白色像素，因此我们需要通过图像的白色像素和黑色像素来分割开字符。即分别通过判断每一行每一列的黑色白色像素值的位置，来定位出字符。

具体步骤如下：

1.灰度转换：将彩色图片转换为灰度图像，常见的R=G=B=像素平均值。

2.高斯平滑和中值滤波：去除噪声。

3.Sobel算子：提取图像边缘轮廓，X方向和Y方向平方和开跟。

4.二值化处理：图像转换为黑白两色，通常像素大于127设置为255，小于设置为0。

5.膨胀和细化：放大图像轮廓，转换为一个个区域，这些区域内包含车牌。

6.通过算法选择合适的车牌位置，通常将较小的区域过滤掉或寻找蓝色底的区域。

7.标注车牌位置

8.图像切割和识别

通过代码实现:

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@email:cuiran2001@163.com
@author: cuiran
"""
import cv2
import numpy as np
from PIL import Image
import os.path
from skimage import io,data
def stretch(img):
 '''
 图像拉伸函数
 '''
 maxi=float(img.max())
 mini=float(img.min())

 for i in range(img.shape[0]):
  for j in range(img.shape[1]):
   img[i,j]=(255/(maxi-mini)*img[i,j]-(255*mini)/(maxi-mini))

 return img

def dobinaryzation(img):
 '''
 二值化处理函数
 '''
 maxi=float(img.max())
 mini=float(img.min())

 x=maxi-((maxi-mini)/2)
 #二值化,返回阈值ret 和 二值化操作后的图像thresh
 ret,thresh=cv2.threshold(img,x,255,cv2.THRESH_BINARY)
 #返回二值化后的黑白图像
 return thresh

def find_rectangle(contour):
 '''
 寻找矩形轮廓
 '''
 y,x=[],[]

 for p in contour:
  y.append(p[0][0])
  x.append(p[0][1])

 return [min(y),min(x),max(y),max(x)]

def locate_license(img,afterimg):
 '''
 定位车牌号
 '''
 img,contours,hierarchy=cv2.findContours(img,cv2.RETR_EXTERNAL,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

 #找出最大的三个区域
 block=[]
 for c in contours:
  #找出轮廓的左上点和右下点，由此计算它的面积和长度比
  r=find_rectangle(c)
  a=(r[2]-r[0])*(r[3]-r[1]) #面积
  s=(r[2]-r[0])*(r[3]-r[1]) #长度比

  block.append([r,a,s])
 #选出面积最大的3个区域
 block=sorted(block,key=lambda b: b[1])[-3:]

 #使用颜色识别判断找出最像车牌的区域
 maxweight,maxindex=0,-1
 for i in range(len(block)):
  b=afterimg[block[i][0][1]:block[i][0][3],block[i][0][0]:block[i][0][2]]
  #BGR转HSV
  hsv=cv2.cvtColor(b,cv2.COLOR_BGR2HSV)
  #蓝色车牌的范围
  lower=np.array([100,50,50])
  upper=np.array([140,255,255])
  #根据阈值构建掩膜
  mask=cv2.inRange(hsv,lower,upper)
  #统计权值
  w1=0
  for m in mask:
   w1+=m/255

  w2=0
  for n in w1:
   w2+=n

  #选出最大权值的区域
  if w2>maxweight:
   maxindex=i
   maxweight=w2

 return block[maxindex][0]

def find_license(img):
 '''
 预处理函数
 '''
 m=400*img.shape[0]/img.shape[1]

 #压缩图像
 img=cv2.resize(img,(400,int(m)),interpolation=cv2.INTER_CUBIC)

 #BGR转换为灰度图像
 gray_img=cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)

 #灰度拉伸
 stretchedimg=stretch(gray_img)

 '''进行开运算，用来去除噪声'''
 r=16
 h=w=r*2+1
 kernel=np.zeros((h,w),np.uint8)
 cv2.circle(kernel,(r,r),r,1,-1)
 #开运算
 openingimg=cv2.morphologyEx(stretchedimg,cv2.MORPH_OPEN,kernel)
 #获取差分图，两幅图像做差 cv2.absdiff('图像1','图像2')
 strtimg=cv2.absdiff(stretchedimg,openingimg)

 #图像二值化
 binaryimg=dobinaryzation(strtimg)

 #canny边缘检测
 canny=cv2.Canny(binaryimg,binaryimg.shape[0],binaryimg.shape[1])

 '''消除小的区域，保留大块的区域，从而定位车牌'''
 #进行闭运算
 kernel=np.ones((5,19),np.uint8)
 closingimg=cv2.morphologyEx(canny,cv2.MORPH_CLOSE,kernel)

 #进行开运算
 openingimg=cv2.morphologyEx(closingimg,cv2.MORPH_OPEN,kernel)

 #再次进行开运算
 kernel=np.ones((11,5),np.uint8)
 openingimg=cv2.morphologyEx(openingimg,cv2.MORPH_OPEN,kernel)

 #消除小区域，定位车牌位置
 rect=locate_license(openingimg,img)

 return rect,img

def cut_license(afterimg,rect):
 '''
 图像分割函数
 '''
 #转换为宽度和高度
 rect[2]=rect[2]-rect[0]
 rect[3]=rect[3]-rect[1]
 rect_copy=tuple(rect.copy())
 rect=[0,0,0,0]
 #创建掩膜
 mask=np.zeros(afterimg.shape[:2],np.uint8)
 #创建背景模型 大小只能为13*5，行数只能为1，单通道浮点型
 bgdModel=np.zeros((1,65),np.float64)
 #创建前景模型
 fgdModel=np.zeros((1,65),np.float64)
 #分割图像
 cv2.grabCut(afterimg,mask,rect_copy,bgdModel,fgdModel,5,cv2.GC_INIT_WITH_RECT)
 mask2=np.where((mask==2)|(mask==0),0,1).astype('uint8')
 img_show=afterimg*mask2[:,:,np.newaxis]

 return img_show

def deal_license(licenseimg):
 '''
 车牌图片二值化
 '''
 #车牌变为灰度图像
 gray_img=cv2.cvtColor(licenseimg,cv2.COLOR_BGR2GRAY)

 #均值滤波 去除噪声
 kernel=np.ones((3,3),np.float32)/9
 gray_img=cv2.filter2D(gray_img,-1,kernel)

 #二值化处理
 ret,thresh=cv2.threshold(gray_img,120,255,cv2.THRESH_BINARY)

 return thresh


def find_end(start,arg,black,white,width,black_max,white_max):
 end=start+1
 for m in range(start+1,width-1):
  if (black[m] if arg else white[m])>(0.98*black_max if arg else 0.98*white_max):
   end=m
   break
 return end


if __name__=='__main__':
 img=cv2.imread('test_images/car001.jpg',cv2.IMREAD_COLOR)
 #预处理图像
 rect,afterimg=find_license(img)

 #框出车牌号
 cv2.rectangle(afterimg,(rect[0],rect[1]),(rect[2],rect[3]),(0,255,0),2)
 cv2.imshow('afterimg',afterimg)

 #分割车牌与背景
 cutimg=cut_license(afterimg,rect)
 cv2.imshow('cutimg',cutimg)

 #二值化生成黑白图
 thresh=deal_license(cutimg)
 cv2.imshow('thresh',thresh)
 cv2.waitKey(0)

 #分割字符
 '''
 判断底色和字色
 '''
 #记录黑白像素总和
 white=[]
 black=[]
 height=thresh.shape[0] #263
 width=thresh.shape[1] #400
 #print('height',height)
 #print('width',width)
 white_max=0
 black_max=0
 #计算每一列的黑白像素总和
 for i in range(width):
  line_white=0
  line_black=0
  for j in range(height):
   if thresh[j][i]==255:
    line_white+=1
   if thresh[j][i]==0:
    line_black+=1
  white_max=max(white_max,line_white)
  black_max=max(black_max,line_black)
  white.append(line_white)
  black.append(line_black)
  print('white',white)
  print('black',black)
 #arg为true表示黑底白字，False为白底黑字
 arg=True
 if black_max<white_max:
  arg=False

 n=1
 start=1
 end=2
 s_width=28
 s_height=28
 while n<width-2:
  n+=1
  #判断是白底黑字还是黑底白字 0.05参数对应上面的0.95 可作调整
  if(white[n] if arg else black[n])>(0.02*white_max if arg else 0.02*black_max):
   start=n
   end=find_end(start,arg,black,white,width,black_max,white_max)
   n=end
   if end-start>5:
    cj=thresh[1:height,start:end]

    # new_image = cj.resize((s_width,s_height),Image.BILINEAR)
    # cj=cj.reshape(28, 28)
    print("result/%s.jpg" % (n))
    #保存分割的图片 by cayden
    # cj.save("result/%s.jpg" % (n))
    infile="result/%s.jpg" % (n)
    io.imsave(infile,cj)

    # im = Image.open(infile)
    # out=im.resize((s_width,s_height),Image.BILINEAR)
    # out.save(infile)

    cv2.imshow('cutlicense',cj)
    cv2.waitKey(0)


 cv2.waitKey(0)
 cv2.destroyAllWindows()

运行效果如图所示

车牌定位并进行处理