使用深度學習進行自動車牌檢測和識別
時間：2021-10-14 17:06:32
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[導讀]作者|小白來源|小白學視覺介紹在現(xiàn)代世界的不同方面，信息技術的大規(guī)模集成導致了將車輛視為信息系統(tǒng)中的概念資源。由于沒有任何數(shù)據(jù)，自主信息系統(tǒng)就沒有任何意義，因此需要在現(xiàn)實和信息系統(tǒng)之間改革車輛信息。這可以通過人工代理或特殊智能設備實現(xiàn)，這些設備將允許在真實環(huán)境中通過車輛牌照識別車...
作者 | 小白來源 | 小白學視覺介紹在現(xiàn)代世界的不同方面，信息技術的大規(guī)模集成導致了將車輛視為信息系統(tǒng)中的概念資源。由于沒有任何數(shù)據(jù)，自主信息系統(tǒng)就沒有任何意義，因此需要在現(xiàn)實和信息系統(tǒng)之間改革車輛信息。這可以通過人工代理或特殊智能設備實現(xiàn)，這些設備將允許在真實環(huán)境中通過車輛牌照識別車輛。在智能設備中,，提到了車輛牌照檢測和識別系統(tǒng)。車輛牌照檢測和識別系統(tǒng)用于檢測車牌，然后識別車牌，即從圖像中提取文本，所有這一切都歸功于使用定位算法的計算模塊，車牌分割和字符識別。車牌檢測和讀取是一種智能系統(tǒng)，由于其在以下幾個領域的潛在應用，因此具有相當大的潛力：
1.指揮部隊：該系統(tǒng)用于檢測被盜和搜查的車輛，將檢測到的車牌與報告車輛的車牌進行比較。2.道路安全：該系統(tǒng)用于檢測超過一定速度的車牌，將車牌讀取系統(tǒng)與道路雷達耦合。3.停車管理：車輛進出口的管理。
step1：車牌檢測
為了檢測許可證，我們將使用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的Yolo（You Only Look One）深度學習對象檢測體系結構。該體系結構是由Joseph Redmon、Ali Farhadi、Ross Girshick和Santosh Divvala于2015年推出的第一個版本，以及更高版本2和3。
論文鏈接：
Yolo v1：https://arxiv.org/pdf/1506.02640.pdfYolo v2：https://arxiv.org/pdf/1612.08242.pdfYolo v3：https://arxiv.org/pdf/1804.02767.pdf
Yolo是一個經(jīng)過端到端訓練的單一網(wǎng)絡，用于執(zhí)行預測對象邊界框和對象類的回歸任務。這個網(wǎng)絡速度非?？?，它以每秒45幀的速度實時處理圖像。一個較小的網(wǎng)絡版本Fast YOLO每秒處理155幀，速度驚人。
實現(xiàn)YOLO V3：首先，我們準備了一個由700張包含突尼斯車牌的汽車圖像組成的數(shù)據(jù)集，對于每張圖像，我們使用一個名為LabelImg的桌面應用程序創(chuàng)建一個xml文件（之后更改為文本文件，其中包含與Darknet配置文件輸入兼容的坐標。Darknet:project用于重新培訓YOLO預訓練模型）。
# First download Darknet project$ git clone https://github.com/pjreddie/darknet.git# in "darknet/Makefile" put affect 1 to OpenCV, CUDNN and GPU if you # want to train with you GPU then time thos two commands$ cd darknet$ make# Load convert.py to change labels (xml files) into the appropriate # format that darknet understand and past it under darknet/ https://github.com/GuiltyNeuron/ANPR# Unzip the dataset$ unzip dataset.zip# Create two folders, one for the images and the other for labels$ mkdir darknet/images$ mkdir darknet/labels# Convert labels format and create files with location of images# for the test and the training$ python convert.py# Create a folder under darknet/ that will contain your data$ mkdir darknet/custom# Move files train.txt and test.txt that contains data path to# custom folder$ mv train.txt custom/$ mv test.txt custom/# Create file to put licence plate class name "LP"$ touch darknet/custom/classes.names$ echo LP > classes.names# Create Backup folder to save weights$ mkdir custom/weights# Create a file contains information about data and cfg # files locations$ touch darknet/custom/darknet.data# in darknet/custom/darknet.data file paste those informationsclasses = 1train = custom/train.txtvalid = custom/test.txtnames = custom/classes.namesbackup = custom/weights/# Copy and paste yolo config file in "darknet/custom"$ cp darknet/cfg/yolov3.cfg darknet/custom# Open yolov3.cfg and change :# " filters=(classes 5)*3" just the ones before "Yolo"# in our case classes=1, so filters=18# change classes=... to classes=1# Download pretrained model$ wget https://pjreddie.com/media/files/darknet53.conv.74 -O ~/darknet/darknet53.conv.74# Let's train our model !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$ ./darknet detector train custom/darknet.data custom/yolov3.cfg darknet53.conv.74完成訓練后，要從圖像中檢測發(fā)光板，請從darknet/custom/weights中選擇最新的模型，并將其路徑或名稱放入object_detection_yolo.py文件中，我們還將使用yolov3.cfg文件，僅在該文件中，在訓練前放入，以便我們可以先刪除訓練，然后運行：python object-detection_yolo.py --image= image.jpg運行結果：Step2：車牌檢測
現(xiàn)在我們必須分段我們的車牌號，輸入是板的圖像，我們必須能夠提取單字符圖像。這一步驟的結果作為識別階段的輸入非常重要。在自動讀取車牌的系統(tǒng)中。分割是車牌自動識別最重要的過程之一，因為任何其他步驟都是基于分割的。如果分割失敗，識別階段將不正確。為確保正確分割，必須執(zhí)行初步處理。
像素投影直方圖包括查找每個字符的上下限、左下限和右上限，我們操作水平投影以查找字符的頂部和底部位置，一組直方圖的值是沿水平方向上特定線的白色像素的總和。當所有的值沿水平方向的所有直線進行計算，得到水平投影直方圖。然后將直方圖的平均值用作閾值，以確定上限和下限。直方圖分段大于閾值的中心區(qū)域記錄為由上限和下限分隔的區(qū)域。然后，我們以同樣的方式計算垂直投影直方圖，但通過按圖像的列更改行，使每個字符具有兩個限制（左和右）。從車牌中提取數(shù)字的另一種方法是使用開/關形態(tài)學來制作某種連接區(qū)域，然后使用連接組件算法來提取連接區(qū)域。Step3：車牌識別
識別階段是自動車牌閱讀器系統(tǒng)開發(fā)的最后一步。因此，它關閉圖像采集過程中經(jīng)過的所有過程，然后是板的位置，直到分割。識別必須從分割階段結束時獲得的圖像中提取字符。用于此識別的學習模型必須能夠讀取圖像并渲染相應的字符。
為了最大限度地利用可用于學習的數(shù)據(jù)，我們在應用車牌分割之前使用的相同圖像處理步驟后，通過在正方形中調整每個字符的大小來單獨切割每個字符。結果，我們獲得了一組由11個類組成的數(shù)據(jù)，對于每個類，我們有30-40張28X28像素尺寸的PNG格式的圖像；從0到9的數(shù)字和阿拉伯語單詞（突尼斯）。
然后，我們在科學論文的基礎上對多層感知器（MLP）和分類器K近鄰（KNN）進行了比較研究。結果我們發(fā)現(xiàn)：如果使用MLP分類器時隱層神經(jīng)元的數(shù)量也增加，并且如果使用KNN時最近鄰數(shù)也增加，則性能會提高。在這里，調整k-NN分類器性能的能力非常有限。但是，可調整的隱藏層數(shù)量和可調整的MLP連接權重為細化決策區(qū)域提供了更大的機會。因此，我們將在此階段選擇多層感知器。
本文代碼Github鏈接：https://github.com/GuiltyNeuron/ANPR往期回顧資訊AI被當做炒作工具？資訊AI 生成的代碼可信嗎？資訊機器人越像人越好？資訊機器人能幫助縫制T恤嗎？
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