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车牌倾斜矫正方法与实现

车牌识别系统中，倾斜矫正是提升识别准确率的关键步骤。本文将详细介绍车牌倾斜矫正的实现方法，包括多个核心功能函数的实现流程和代码解析。

实现流程概述

车牌倾斜矫正的实现流程如下：

核心功能函数详解

1. calcSafeRect：安全矩阵计算

该函数的主要作用是计算车牌区域的安全矩阵，确保车牌区域不会超出图像边界。

bool calcSafeRect(const RotatedRect &roi_rect, const Mat &src, Rect_ float_ &safeBoundRect) {    Rect_ float_ boudRect = roi_rect.boundingRect(); // 返回最小外接矩形    float tl_x = boudRect.x > 0 ? boudRect.x : 0; // 左上角坐标    float tl_y = boudRect.y > 0 ? boudRect.y : 0;    float br_x = boudRect.x + boudRect.width < src.cols ? boudRect.x + boudRect.width - 1 : src.cols - 1;    float br_y = boudRect.y + boudRect.height < src.rows ? boudRect.y + boudRect.height - 1 : src.rows - 1;    float roi_width = br_x - tl_x;    float roi_height = br_y - tl_y;    if (roi_width <= 0 || roi_height <= 0) return false;    safeBoundRect = Rect_ float_ (tl_x, tl_y, roi_width, roi_height);    return true;}

代码解析：

• 函数首先计算车牌区域的最小外接矩形。
• 确定矩形的左上角（tl）和右下角（br）的坐标，确保坐标不超出图像边界。
• 计算矩形的宽度和高度，判断是否为有效区域。
• 返回安全矩阵，若无效则返回false。

2. rotation：矩形角度旋转矫正

该函数负责对车牌区域进行旋转矫正，确保旋转后的车牌区域不会被截断。

bool CPlateLocate::rotation(Mat &in, Mat &out, const Size rect_size, const Point2f center, const double angle) {    Mat in_large;    in_large.create(int(in.rows * 1.5), int(in.cols * 1.5), in.type());    float x = in_large.cols / 2 - center.x;    float y = in_large.rows / 2 - center.y;    float width = x + in.cols < in_large.cols ? in.cols : in_large.cols - x;    float height = y + in.rows < in_large.rows ? in.rows : in_large.rows - y;    if (width != in.cols || height != in.rows) return false;    Mat imageRoi = in_large(Rect_(float)(x, y, width, height));    addWeighted(imageRoi, 0, in, 1, 0, imageRoi);    Point2f new_center(in_large.cols / 2.f, in_large.rows / 2.f);    Mat rot_mat = getRotationMatrix2D(new_center, angle, 1);    Mat mat_rotated;    warpAffine(in_large, mat_rotated, rot_mat, Size(in_large.cols, in_large.rows), CV_INTER_CUBIC);    Mat img_crop;    getRectSubPix(mat_rotated, Size(rect_size.width, rect_size.height), new_center, img_crop);    out = img_crop;    return true;}

代码解析：

• 创建放大1.5倍的图像，确保旋转操作不会导致车牌区域被截断。
• 计算旋转中心和目标旋转角度，生成旋转矩阵。
• 使用warpAffine函数进行仿射变换，确保旋转后的车牌区域完整显示。
• 使用getRectSubPix函数截取旋转后的车牌区域。

3. isdeflection：偏斜判断与斜率计算

该函数用于判断车牌区域是否为平行四边形，并计算其斜率。

bool CPlateLocate::isdeflection(const Mat &in, const double angle, double &slope) {    int nRows = in.rows;    int nCols = in.cols;    int comp_index[3] = {nRows / 4, nRows / 4 * 2, nRows / 4 * 3};    int len[3];    for (int i = 0; i < 3; i++) {        int index = comp_index[i];        const uchar *p = in.ptr
   
    (index);        int j = 0;        int value = 0;        while (value == 0 && j < nCols) value = p[j++];        len[i] = j;    }    double maxlen = max(len[2], len[0]);    double minlen = min(len[2], len[0]);    double difflen = abs(len[2] - len[0]);    double PI = 3.14159265;    double g = tan(angle * PI / 180.0);    if (maxlen - len[1] > nCols / 32 || len[1] - minlen > nCols / 32) {        double slope_can_1 = (len[2] - len[0]) / (comp_index[1]);        double slope_can_2 = (len[1] - len[0]) / (comp_index[0]);        double slope_can_3 = (len[2] - len[1]) / (comp_index[0]);        if (g >= 0) {            slope = abs(slope_can_1 - g) <= abs(slope_can_2 - g) ? slope_can_1 : slope_can_2;        } else {            slope = abs(slope_can_3 - g) <= abs(slope_can_2 - g) ? slope_can_3 : slope_can_2;        }        return true;    } else {        slope = 0;    }    return false;}
   

代码解析：

• 从二值图像中选择特定行，计算每行的全为0的串长度。
• 计算最大长度、最小长度和差异长度，判断车牌区域是否为平行四边形。
• 计算斜率，根据旋转角度和实际斜率判断车牌是否为平行四边形。

4. affine：仿射变换矫正

该函数根据偏斜角度，进行仿射变换矫正，恢复车牌到正直状态。

void CPlateLocate::affine(const Mat &in, Mat &out, const double slope) {    Point2f dstTri[3], plTri[3];    float height = in.rows;    float width = in.cols;    float xiff = abs(slope) * height;    if (slope > 0) {        plTri[0] = Point2f(0, 0);        plTri[1] = Point2f(width - xiff - 1, 0);        plTri[2] = Point2f(0 + xiff, height - 1);        dstTri[0] = Point2f(xiff / 2, 0);        dstTri[1] = Point2f(width - 1 - xiff / 2, 0);        dstTri[2] = Point2f(xiff / 2, height - 1);    } else {        plTri[0] = Point2f(0 + xiff, 0);        plTri[1] = Point2f(width - 1, 0);        plTri[2] = Point2f(0, height - 1);        dstTri[0] = Point2f(xiff / 2, 0);        dstTri[1] = Point2f(width - 1 - xiff + xiff / 2, 0);        dstTri[2] = Point2f(xiff / 2, height - 1);    }    Mat warp_mat = getAffineTransform(plTri, dstTri);    Mat affine_mat;    affine_mat.create((int)height, (int)width, TYPE);    if (in.rows > HEIGHT || in.cols > WIDTH) {        warpAffine(in, affine_mat, warp_mat, affine_mat.size(), CV_INTER_AREA);    } else {        warpAffine(in, affine_mat, warp_mat, affine_mat.size(), CV_INTER_CUBIC);    }    out = affine_mat;}

代码解析：

• 根据斜率计算仿射变换矩阵。
• 生成仿射变换后的图像，确保车牌区域恢复到正直状态。

总结

车牌倾斜矫正是车牌识别中的关键步骤，通过多个核心功能函数的协同工作，实现了车牌区域的旋转矫正和仿射变换矫正，确保车牌识别的准确性。这些功能函数不仅高效地解决了车牌倾斜问题，还通过优化算法和矩阵变换，实现了对车牌区域的精准处理。

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