Tensorflow车牌识别完整项目（含完整源代码及训练集）

基于TensorFlow的车牌识别系统设计与实现，运用tensorflow和OpenCV的相关技术，实现车牌的定位、车牌的二值化、车牌去噪增强、图片的分割，模型的训练和车牌的识别等

项目问题，毕设，大创可私聊博主

环境准备

思路流程

功能描述

细节阐述

项目总体框架

过程展示

技术简介

一、Tensorflow

二、OpenCV

系统设计

项目实现

最后

环境准备

   Anaconda 4.10.3
   Tensorflow 2.6.0
   python3.7.8
   coding: utf-8
   pycharm解释器：D:\Anaconda\envs\tensorflow\python.exe
   以及各种第三方库

思路流程

1、将图片通过opencv切割识别定位车牌，切割保存

2、识别省份简称、识别城市代号、识别车牌编号

功能描述

   car_num_main.py :将图片转为灰度图像，灰度图像二极化，分割图像并分别保存为.jpg和.bmp文件
   train-license-province.py : 省份简称训练识别
   train-license-letters.py :城市代号训练识别
   train-license-digits.py :车牌编号训练识别

细节阐述

   1、图片切割后分别保存在两个文件夹./img_cut and ./img_cut_not_3240
   2、识别车牌需进入终端，在命令行中进入脚本所在目录，
   输入执行如下命令：python train-license-province.py train 进行省份简称训练
   输入执行如下命令：python train-license-province.py predict 进行省份简称识别
   输入执行如下命令：python train-license-letters.py train 进行城市代号训练
   输入执行如下命令：python train-license-letters.py predict 进行城市代号识别
   输入执行如下命令：python train-license-digits.py train 进行车牌编号训练
   输入执行如下命令：python train-license-digits.py predict 进行车牌编号识别
   3、将要识别的图片调为.jpg格式,大小调为像素600*413最佳，可依据代码酌情调试
   4、具体可以准确识别的车牌号参见数据集中训练集

测试数据集

项目总体框架

capture_img ：存放将要识别的车牌图片

img_cut：运行car_num_main.py后生成切割后的图片

img_cut_not_3240 ：运行 car_num_main.py 后生成切割后的图片（对比度加强）

test_images：存放测试图片

train_images: 存放训练图片

train-saver：训练模型

过程展示

PS D:\pycharm\pycharm_work> cd .\chepai\
PS D:\pycharm\pycharm_work\chepai> python train-license-province.py train

PS D:\pycharm\pycharm_work\chepai> python train-license-province.py predict

PS D:\pycharm\pycharm_work\chepai> python train-license-digits.py predict

技术简介

一、Tensorflow

TensorFlow是一个开放源代码软件库，用于进行高性能数值计算。借助其灵活的架构，用户可以轻松地将计算工作部署到多种平台（CPU、GPU、TPU）和设备（桌面设备、服务器集群、移动设备、边缘设备等）。

TensorFlow 是一个用于研究和生产的开放源代码机器学习库。TensorFlow 提供了各种 API，可供初学者和专家在桌面、移动、网络和云端环境下进行开发。

TensorFlow是采用数据流图（data　flow　graphs）来计算,所以首先我们得创建一个数据流流图,然后再将我们的数据（数据以张量(tensor)的形式存在）放在数据流图中计算。节点（Nodes）在图中表示数学操作,图中的边（edges）则表示在节点间相互联系的多维数据数组, 即张量（tensor)。训练模型时tensor会不断的从数据流图中的一个节点flow到另一节点。

二、OpenCV

OpenCV是一个基于BSD许可（开源）发行的跨平台计算机视觉和机器学习软件库，可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列 C 函数和少量 C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。

OpenCV提供的视觉处理算法非常丰富，并且它部分以C语言编写，加上其开源的特性，处理得当，不需要添加新的外部支持也可以完整的编译链接生成执行程序，所以很多人用它来做算法的移植，OpenCV的代码经过适当改写可以正常的运行在DSP系统和ARM嵌入式系统中。其应用领域诸如：人机互动，物体识别，图像分割，人脸识别，动作识别，运动跟踪，机器人，运动分析，机器视觉，结构分析，汽车安全驾驶等领域。

系统设计

车牌自动识别是以计算机视觉处理、数字图像处理、模式识别等技术为基础，对摄像机所拍摄的车辆图像或者视频图像进行处理分析，得到每辆车的车牌号码，从而完成识别的过程。在此基础上，可实现停车场出入口收费管理、盗抢车辆管理、高速公路超速自动化管理、闯红灯电子警察、公路收费管理等各种交通监管功能。

一、系统处理流程

车牌自动识别系统的设计包含车辆图像获取、车牌区域定位、车牌特征轮廓提取和车牌内容识别环节。

二、车牌获取

车牌图像获取是进行车牌识别的首要环节，车牌图像可以从摄像机拍摄的车辆图像或者视频图像中进行抽取，车牌图像的获取也可由用户手机拍摄后传入车牌识别系统。

三、灰度图像生成

摄像机拍摄的含有车牌信息的车辆图像是彩色的，为了提高车牌识别的抗外界干扰的能力，先将彩色车辆图像生成二值的灰度图像，实现基于色调的车牌区域定位。由于国内的车牌往往是蓝底白字，因此，可以利用图像的色调或者色彩饱和度特征，生成二值灰度图像，从而实现更加准确地定位车牌位置。

四、车牌区域定位

车牌区域的定位采用基于形状的方法。由于车辆图像背景比较复杂，所以应该根据车牌的特征进行初次筛选。车牌的特征可以选择中国车牌的大小、比例特征，因为车牌都是固定的矩形形状，通过首先寻找图像上拥有矩形特征的区域，然后再抽取这些区域，再结合车牌的长宽的比例特征可以筛选出相应的矩形区域，从而实现对车牌的准确定位。

五、特征轮廓提取

OpenCV 与 Python 的接口中使用 cv2.fifindContours() 函数来查找检测物体的轮廓。

图3 和图4 为特征轮廓提取前后的效果对比图：

六、车牌内容识别

车牌内容识别时，通过计算候选车牌区域蓝色数值（均值）的最大值，确定最终的车牌区域。对于选定的车牌轮廓，首先进行粗定位，即对车牌进行左右边界回归处理，去除车牌两边多余的部分，然后进行精定位，即将车牌送入 CRNN 网络进行字符识别，利用左右边界回归模型，预测出车牌的左右边框，进一步裁剪，进行精定位。基于文字特征的方法是根据文字轮廓特征进行识别，经过相应的算法解析，得到结果。

项目实现

核心代码展现

一、检测车牌

def find_car_num_brod():watch_cascade = cv2.CascadeClassifier('D:\pycharm\pycharm_work\chepai\cascade.xml')# 先读取图片image = cv2.imread("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\capture_img\car1.jpg")resize_h = 1000height = image.shape[0]scale = image.shape[1] / float(image.shape[0])image = cv2.resize(image, (int(scale * resize_h), resize_h))image_gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_RGB2GRAY)watches = watch_cascade.detectMultiScale(image_gray, 1.2, 2, minSize=(36, 9), maxSize=(36 * 40, 9 * 40))print("检测到车牌数", len(watches))for (x, y, w, h) in watches:cv2.rectangle(image, (x, y), (x + w, y + h), (0, 0, 255), 1)cut_img = image[y + 5:y - 5 + h, x + 8:x  + w]  # 裁剪坐标为[y0:y1, x0:x1]cut_gray = cv2.cvtColor(cut_img, cv2.COLOR_RGB2GRAY)cv2.imwrite("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\\num_for_car.jpg", cut_gray)im = Image.open("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\\num_for_car.jpg")size = 720, 180mmm = im.resize(size, Image.ANTIALIAS)mmm.save("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\\num_for_car.jpg", "JPEG", quality=90)break

二、二值化图像

def cut_car_num_for_chart():# 1、读取图像，并把图像转换为灰度图像并显示img = cv2.imread("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\\num_for_car.jpg")  # 读取图片img_gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)  # 转换了灰度化cv2.imshow('gray', img_gray)  # 显示图片cv2.waitKey(0)# 2、将灰度图像二值化，设定阈值是100   转换后 白底黑字 ---》 目标黑底白字img_thre = img_gray# 灰点  白点 加错# cv2.threshold(img_gray, 130, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV, img_thre)# 二值化处理 自适应阈值   效果不理想# th3 = cv2.adaptiveThreshold(img_gray, 255, cv2.ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C, cv2.THRESH_BINARY, 11, 2)# 高斯除噪 二值化处理blur = cv2.GaussianBlur(img_gray, (5, 5), 0)ret3, th3 = cv2.threshold(blur, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)cv2.imshow('threshold', th3)cv2.imwrite('D:\pycharm\pycharm_work\chepai\wb_img.jpg', th3)cv2.waitKey(0)

第一行imread()，由于flag设为1所以读的是彩图，采用cvtColor函数转化为灰度图。如果你读入就是灰度图可以省略第二行代码，然后转化为二值化函数，阈值180可以修改，后经过增强处理，效果如图所示：

三、单字符切割

单字符分割主要策略就是检测列像素的总和变化，因为没有字符的区域基本是黑色，像素值低；有字符的区域白色较多，列像素和就变大了！

列像素变化的阈值是个问题，看到很多博客是固定的阈值进行检测，除非你处理后的二值化图像非常完美，不然有的图片混入了白色区域就会分割错误！

考虑到车牌中只有7个字符，所以先判断得到宽度大小，如果小于总宽的七分之一视为干扰放弃；其实也可以加大到总宽的8分之一（因为车牌中间可能有连接符）。

    n = 1start = 1end = 2temp = 1while n < width - 2:n += 1if (white[n] if arg else black[n]) > (0.05 * white_max if arg else 0.05 * black_max):# 上面这些判断用来辨别是白底黑字还是黑底白字# 0.05这个参数请多调整，对应上面的0.95start = nend = find_end(start, white, black, arg, white_max, black_max, width)n = end# 车牌框检测分割 二值化处理后 可以看到明显的左右边框  毕竟用的是网络开放资源 所以车牌框定位角度真的不准，# 所以我在这里截取单个字符时做处理，就当亡羊补牢吧# 思路就是从左开始检测匹配字符，若宽度（end - start）小与20则认为是左侧白条 pass掉  继续向右识别，否则说明是# 省份简称，剪切，压缩 保存，还有一个当后五位有数字 1 时，他的宽度也是很窄的，所以就直接认为是数字 1 不需要再# 做预测了（不然很窄的 1 截切  压缩后宽度是被拉伸的），# shutil.copy()函数是当检测到这个所谓的 1 时，从样本库中拷贝一张 1 的图片给当前temp下标下的字符if end - start > 5:  # 车牌左边白条移除print(" end - start" + str(end - start))if temp == 1 and end - start < 20:passelif temp > 3 and end - start < 20:#  认为这个字符是数字1   copy 一个 32*40的 1 作为 temp.bmpshutil.copy(os.path.join("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\fuzhi", "111.bmp"),  # 111.bmp 是一张 1 的样本图片os.path.join("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\\img_cut\\", str(temp) + '.bmp'))passelse:cj = th3[1:height, start:end]cv2.imwrite("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\img_cut_not_3240\\" + str(temp) + ".jpg", cj)im = Image.open("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\img_cut_not_3240\\" + str(temp) + ".jpg")size = 32, 40mmm = im.resize(size, Image.ANTIALIAS)mmm.save("D:\pycharm\pycharm_work\chepai\img_cut\\" + str(temp) + ".bmp", quality=95)temp = temp + 1

车牌的切割效果如图所示：

四、单字符识别

            max1 = 0max2 = 0max3 = 0max1_index = 0max2_index = 0max3_index = 0for j in range(NUM_CLASSES):if result[0][j] > max1:max1 = result[0][j]max1_index = jcontinueif (result[0][j] > max2) and (result[0][j] <= max1):max2 = result[0][j]max2_index = jcontinueif (result[0][j] > max3) and (result[0][j] <= max2):max3 = result[0][j]max3_index = jcontinuelicense_num = license_num + LETTERS_DIGITS[max1_index]print("概率：  [%s %0.2f%%]    [%s %0.2f%%]    [%s %0.2f%%]" % (LETTERS_DIGITS[max1_index], max1 * 100, LETTERS_DIGITS[max2_index], max2 * 100, LETTERS_DIGITS[max3_index],max3 * 100))print("车牌编号是: 【%s】" % license_num)

最终效果如图所示：