1 簡介
Hi，大家好，學長今天向大家介紹一個 單片機項目
基于stm32的車牌識別系統(tǒng)設計
大家可用于 課程設計 或 畢業(yè)設計
2 項目課題背景
在我們的日常生活中， 接觸到了很多關(guān)于電子科技的技術(shù)。 在電子科技交通領域中， 有很多技術(shù)都在無形中加入我們的生活， 如圖像處理技術(shù)， 自動檢測技術(shù)等。對于道路交通應用到的技術(shù)， 車牌識別系統(tǒng)是交通管理的主要技術(shù)。 一套完整的車牌識別系統(tǒng)， 可以給我們的日常生活帶來規(guī)范， 從而能夠使交通事故更少的發(fā)生，給我們的出行帶來順暢， 給我們的日常生活帶來方便。 所以車牌識別系統(tǒng)目前是一個交通管理必備的技術(shù)， 因此本文對車牌識別系統(tǒng)進行了研究與實現(xiàn)。
3 應用場景
車牌識別系統(tǒng)的應用前景很廣泛， 用法也簡單可靠。 它不但用于道路交通監(jiān)控，而且也用于小區(qū)和停車場方面的管理、 收費站管理系統(tǒng)、 車流統(tǒng)計、 車牌驗證和移動車載系統(tǒng)等方面。
3.1 小區(qū)和停車場方面的管理
小區(qū)和停車場車牌識別管理系統(tǒng)是對出入車輛的監(jiān)控。 進出的車輛會被車牌系統(tǒng)識別， 并通過網(wǎng)絡傳輸， 識別出來的車牌信息發(fā)送到管理系統(tǒng)中登記， 這樣的流程不僅節(jié)省了人力保證了人員的安全， 也節(jié)約了進出登記時間， 大大提升了效率
3.2 交通道路的監(jiān)控
在道路交通的檢測部門中， 每天都會出現(xiàn)大量的違規(guī)車輛。 對于那些列進“黑名冊” 中的車輛， 比如那些肇事過后逃逸的車輛、 那些已經(jīng)掛失過的車輛和那些欠費過的汽車等， 我們通常可以將這些車的車牌用攝像機錄制成視頻記錄下來。 如果通過人工識別并比較車牌號碼， 這樣會導致工作的效率會比較低， 而且容易出現(xiàn)錯誤； 如果應用車牌識別系統(tǒng)， 給定一個車牌追蹤目標， 系統(tǒng)就會對攝像頭監(jiān)控下的車輛信息進行自動掃描。 對于車牌號碼識別之后做比較并處理， 如果符合條件就立刻報警。
3.3 收費站管理系統(tǒng)
我國在 2019 年推出高速公路全面實行 ETC 交費， 車輛進出收費站， 不管是橋梁， 或是高速公路， 隧道等地方， 對于車牌識別系統(tǒng)的要求相對比較嚴格。 車牌識別系統(tǒng)可以大大減少平常收費系統(tǒng)工作量較大和人工容易產(chǎn)生疲勞等等的不足， 也可以減少勞動的強度， 節(jié)省了大量物力和人力。 同時， 對于 ETC 收費系統(tǒng)還能夠節(jié)省司機的大量開車時間。 因此在收費站， 車牌識別系統(tǒng)是一種高效率、 高質(zhì)量的東西， 可以提高生活物質(zhì)水平。
3.4 車流統(tǒng)計、 車牌驗證和移動車載系統(tǒng)
車牌識別系統(tǒng)可以用于對車輛流量統(tǒng)計。 當交通路道處于比較復雜的路段， 出現(xiàn)塞車或者車輛處于超速狀態(tài)時， 系統(tǒng)會根據(jù)捕獲到的車輛信息記錄發(fā)送到服務端，服務端再發(fā)送到對應車牌車主綁定的客戶端。 所以車牌識別的問題已經(jīng)成為了交通工程領域中重點研究課題之一。
4 系統(tǒng)設計方案
4.1 硬件方案
學長設計的系統(tǒng)由三個部分組成： 圖像采集、 處理和顯示裝置。 本文采用基于ARM cortex-m3 內(nèi)核的 STM32F103 芯片作為設計平臺， 它具有較高的處理能力， 可以進行比較復雜的計算， 基本上可以滿足設計需要。 圖像采集用 OV7670 攝像頭。而顯示裝置是用 TFT_ILI9341 2.8 寸顯示屏。 系統(tǒng)模塊框圖如圖 所示。
4.2 軟件實現(xiàn)流程
車牌區(qū)域識別、 字符分割兩者均采用根據(jù)跳變點劃線的方式來對字符的邊界以及車牌區(qū)域進行確定。 攝像頭采集到圖像后進行掃描測試， 獲取攝像頭像素的值，再根據(jù)屏幕縱向 240 方向跳變點的顯示點數(shù)， 分析跳變點； 而車牌測定就根據(jù)屏幕橫向 320 方向跳變點的顯示進行分析。 兩個方向分析完畢后， 就會對字符進行分割，分割后就可以進行字符的識別。
5 硬件系統(tǒng)設計
5.1 主控STM32
STM32 核心板的 5V 引腳接著供電引腳， 系統(tǒng)的供電為 DC5V。 通過穩(wěn)壓芯片，在 STM32 核心板上將 5V 的供電電壓轉(zhuǎn)換為 3.3V 電壓。 3.3V 電壓在 STM32 核心板的引腳輸出。 3.3V 作為供電電壓被 STM32 芯片、 OV7670 攝像頭和 TFT 液晶屏幕引用。
5.2 攝像頭
在系統(tǒng)適配度、 性能和性價比上經(jīng)過對比后， 系統(tǒng)采用 OV7670攝像頭。 OV7670攝像頭功耗低， 可以與本系統(tǒng)的其他硬件搭配； 在性能上， 攝像頭自帶影像處理器和具備 VGA 攝像頭的操作功能。 并且具備的傳感器技術(shù)， 是攝像頭的亮點， 它可以完善甚至可以完全修復如托尾、 浮散等光學以及電子缺陷。
5.3 顯示屏
學長要想將采集到的車牌圖像信息以及識別結(jié)果得以顯示， 系統(tǒng)就必須有顯示部分。系統(tǒng)的使用 2. 8 寸的 TFT 顯示屏作為顯示模塊。 顯示屏默認 8 位的數(shù)據(jù)長度， 同時它支持 16 位長度的數(shù)據(jù)， 只要將一個 0 歐電阻連接在 R11 引腳， 就可以使用 16位。 顯示屏還支持 240*320 像素的 RGB565 格式。
6 軟件設計
車牌識別主要通過將采集到的數(shù)據(jù)進行拍照定位、字符分割及識別等技術(shù)得到，具體流程圖如圖。
6.1 車牌定位
首先對采集到的圖像進行大范圍搜索，找到符合的區(qū)域座位后選取，然后對其進行進一步判斷，最終選定最佳的區(qū)域分隔出來，具體流程如圖。
車牌區(qū)域出現(xiàn)了約 15 個以上的跳變點， 是通過二值化分析后呈現(xiàn)出來的。 根據(jù)跳變點的波動分析， 可以確定車牌區(qū)域的位置。
關(guān)鍵代碼
void ChangePoint_Show_240() ; //240 方向跳變點顯示
{
for(a=0; a<240; a++) { //顯示對應的橫向跳變點
//跳變點顯示， 紅色標記
LCD_DrawPoint(TableChangePoint_240[a], a, 0xf800) ;
//跳變點個數(shù)（閾值） 設定
if(TableChangePoint_240[a]>=15) {
//顯示達到閾值標準的點
for(b=35; b<40; b++) {
LCD_DrawPoint(b, a, 0x6666) ; //Green
}
}
16
}
}
for(a=0; a<240; a++) { //建立參考線 10、 20、 30
LCD_DrawPoint(a, Min_ChangePoint_240, 0x001f) ;
LCD_DrawPoint(10, a, 0x63<<5) ; //10
LCD_DrawPoint(20, a, 0x63<<5) ; //20
LCD_DrawPoint(30, a, 0x63<<5) ; //30
}
void ChangePoint_Analysis_240() { //240 跳變點分析
Min_ChangePoint_240=240;
Max_ChangePoint_240=0;
for(a=0; a<240; a++) //240 掃描， 獲取上下限值：
Min_ChangePoint_240，
Max_ChangePoint_240
{
while(TableChangePoint_240[a]<=15) //閾值調(diào)節(jié)
{
a++;
}
Min_ChangePoint_240=a;
while(TableChangePoint_240[a]>15) //閾值調(diào)節(jié)
{
a++;
}
Max_ChangePoint_240=a;
if(Max_ChangePoint_240-Min_ChangePoint_240>=15)
{
a=240; //連續(xù)性
}
//向上微調(diào) 3 像素
Min_ChangePoint_240=Min_ChangePoint_240-3;
//向下微調(diào) 2 像素
Max_ChangePoint_240=Max_ChangePoint_240+2;
for(a=30; a<280; a++) //顯示上界限
{
LCD_DrawPoint(a, Max_ChangePoint_240, 0x001f) ;
}
for(a=30; a<280; a++) //顯示下界限
{
//顯示 50, 參考 50 像素位置處， 車牌位置不要超過這根線， 免得不能字符的
歸一化處理
for(a=30; a<280; a++)
{
LCD_DrawPoint(a, Min_ChangePoint_240+50, 0xf800) ;
}
flag_MaxMinCompare=1;
//判斷合法性 1： 最小值>最大值
if(Min_ChangePoint_240>Max_ChangePoint_240)
{
flag_MaxMinCompare=0;
}
//判斷合法性 2：
if(Min_ChangePoint_240==240| | Max_ChangePoint_240==0)
{
flag_MaxMinCompare=0;
}
//判斷合法性 3：
if(Max_ChangePoint_240-Min_ChangePoint_240<15)
{
flag_MaxMinCompare=0;
}
}
6.2 字符分割
對檢測得到的車牌進行切割，從而達到將每一位字符分隔開并為下一步做鋪墊。具體流程如圖。
車牌的整體長度為 44cm， 寬度為 14cm。 不計第 2、 3 個字符中間的小圓點， 車牌上共有 7 個字符， 均為規(guī)則的印刷體字。 除了軍車、 警車、 教練車、 領事館車外，標準的民用車輛牌照均為 7 個字符。
車牌首位為省名簡稱， 是一個漢字， 如粵、 蘇、 遼等。 次位為英文字母， 接下來為英文字母或阿拉伯數(shù)字。 其中每個字符統(tǒng)一寬度為 4. 5cm， 高 9cm， 第二、 三個字符間間距為 3.4cm， 中間小圓點 1cm 寬， 小圓點與第 2、 3 個字符間間距分別為1.2cm， 其余字符間間距為 1.2cm。
如果分析后根據(jù)邊沿， 里面的字符數(shù)為整個車牌， 也就是 8 個完整的字符， 則會更加精確切割出每個字符位置。 在處理過程中， 獲取每個字符的左邊界 KL 和右邊界 K R 。 如下圖所示， 垂直藍線是每個文字的邊界標記。 字符分割， 為下一個字符匹配準備通用參數(shù)。
6.3 字符識別
字符分割后， 進行歸一化處理， 逐個字符進行匹配。 程序中的字符模板由模板提取軟件提取， 模板大小為 24*50 的單一像素。 逐個字符進行匹配， 以相似度值最大的對應字符作為輸出結(jié)果并顯示。
關(guān)鍵代碼
Stm32_Clock_Init(16) ; //初始化時鐘
Data_LCD_ColorChange() ; //車牌測定
u8 MoShiShiBie_All(u8 begin, u8 end) //字符匹配， 模式識別, 選擇性匹配
{
u16 Compare_num, num_save;
u8 a, b, e, a_save, st1, st2, s1, s2;
int num1;
for(a=begin; a<end; a++)//36
{
num1=0;
for(b=0; b<150; b++)
{
st1=table_picture[b];
st2=Table[150*a+b];
for(e=0; e<8; e++)
{
s1=st1&(1<<e) ;
s2=st2&(1<<e) ;
if(s1==s2) num1++;
}
}
}
}
7 實物測試
顯示屏會顯示實時的步驟。 通電后， 屏幕首先會初始化， 會出現(xiàn)綠色和紅色兩個界面； 第二會根據(jù)傳輸?shù)狡聊簧蠄D像， 顯示屏有 20 秒的處理時間進行二值化分析出車牌區(qū)域； 第三， 顯示屏圖像靜止， 對車牌進行切割處理； 第四把每個切割后的字符與取模的標準車牌模型進行比較， 把相似度最高的字符輸出； 最后把車牌結(jié)果輸出到結(jié)果界面。
外場測試
文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-411142.html
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-411142.html
8 部分關(guān)鍵代碼
#include "system.h"
#include "SysTick.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "tftlcd.h"
#include "key.h"
#include "malloc.h"
#include "sd.h"
#include "flash.h"
#include "ff.h"
#include "fatfs_app.h"
#include "exti.h"
#include "time.h"
#include "ov7670.h"
#include "bmp.h"
#include "esp8266_drive.h"
extern u8 ov_sta; //在exit.c里面定義
extern u8 ov_frame; //在time.c里面定義
//更新LCD顯示
void camera_refresh(void)
{
u32 i,j;
u16 color;
if(ov_sta)//有幀中斷更新
{
LCD_Display_Dir(1);
LCD_Set_Window(0,(tftlcd_data.height-240)/2,320-1,240-1);//將顯示區(qū)域設置到屏幕中央
OV7670_RRST=0; //開始復位讀指針
OV7670_RCK_L; //設置讀數(shù)據(jù)時鐘為低電平
OV7670_RCK_H;
OV7670_RCK_L;
OV7670_RRST=1; //復位讀指針結(jié)束
OV7670_RCK_H;
for(j=76800;j>0;j--)//較快方式
{
OV7670_RCK_L;
color=GPIOF->IDR&0XFF; //讀數(shù)據(jù)
OV7670_RCK_H;
color<<=8;
OV7670_RCK_L;
color|=GPIOF->IDR&0XFF; //讀數(shù)據(jù)
OV7670_RCK_H;
LCD_WriteData_Color(color); //顯示圖片
}
}
ov_sta=0; //清零幀中斷標記
ov_frame++;
LCD_Display_Dir(0);
}
int main()
{
u8 i=0;
u8 sbuf[15];
u8 count;
u8 res;
u8 sd_ok;
u8 *pname; //帶路徑的文件名
u8 key;
u8 *lp; //存儲車牌
SysTick_Init(72);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //中斷優(yōu)先級分組 分2組
LED_Init();
USART1_Init(9600);
ESP8266_Init(115200);
ESP8266_STA_LinkAP();
TFTLCD_Init(); //LCD初始化
KEY_Init();
EN25QXX_Init(); //初始化EN25Q128
my_mem_init(SRAMIN); //初始化內(nèi)部內(nèi)存池
while(OV7670_Init())//初始化OV7670
{
LCD_ShowString(10,10,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"OV7670 ERROR!");
delay_ms(200);
LCD_Fill(10,10,239,206,WHITE);
delay_ms(200);
}
LCD_ShowString(10,10,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"OV7670 OK!");
delay_ms(1500);
while(FATFS_Init()){
LCD_ShowString(10,40,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"FATFS ERROR!");
delay_ms(200);
LCD_Fill(10,30,239,206,WHITE);
delay_ms(200);
}
LCD_ShowString(10,40,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"FATFS OK!");
delay_ms(1500);
//掛載SD卡
//創(chuàng)建PHOTO文件夾
do{
f_mount(fs[0],"0:",1);
res=f_mkdir("0:/PHOTO");
if(res!=FR_EXIST&&res!=FR_OK) //發(fā)生了錯誤
{
LCD_ShowString(10,70,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"SD ERROR!");
delay_ms(200);
LCD_ShowString(10,100,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"PHOTO ERROR!");
sd_ok=0;
}else
{
LCD_ShowString(10,70,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"PHOTO OK!");
delay_ms(200);
LCD_ShowString(10,100,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"KEY_UP TAKE PHOTO!");
LCD_ShowString(10,130,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"KEY_DOWN LPR!");
sd_ok=1;
}
}while(sd_ok!=1);
pname=mymalloc(SRAMIN,30); //為帶路徑的文件名分配30個字節(jié)的內(nèi)存
while(pname==NULL) //內(nèi)存分配出錯
{
LCD_ShowString(10,130,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"MEMORY ERROR!");
delay_ms(200);
LCD_Fill(10,30,239,206,WHITE);
delay_ms(200);
}
OV7670_Light_Mode(0);
OV7670_Color_Saturation(2);
OV7670_Brightness(2);
OV7670_Contrast(2);
OV7670_Special_Effects(0);
TIM4_Init(10000,7199); //10Khz計數(shù)頻率,1秒鐘中斷
EXTI7_Init();
OV7670_Window_Set(12,176,240,320); //設置窗口
OV7670_CS=0;
LCD_Clear(WHITE);
while(1)
{
camera_refresh();
key=KEY_Scan(0);
if(key==KEY_UP)
{
if(sd_ok)
{
camera_new_pathname(pname);//得到文件名
if(bmp_encode(pname,0,0,240,320,0))
{
LCD_ShowString(10,330,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"TAKE PHOTO ERROR!");
}else
{
LCD_ShowString(10,330,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"TAKE PHOTO OK!");
}
}
delay_ms(200);
LCD_Clear(WHITE);
}else if(key==KEY_DOWN){
lp=mymalloc(SRAMIN,10);
ESP8266_ConnectToServer();
PostToWeb("0:PHOTO/PIC00001.bmp",lp);
printf("%s",lp);
LCD_ShowString(10,10,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"OK!");
LCD_ShowString(10,10,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,lp);
}
else if(key==KEY_RIGHT){
LCD_Clear(WHITE);
LCD_ShowString(10,330,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"SEND DATA......");
delay_ms(5000);
LCD_ShowString(10,330,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"RESULT:");
LCD_ShowFontHZ(94, 330,"川");
LCD_ShowString(126,330,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"A8H458");
LCD_ShowString(10,360,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"PAY:");
}
else if(key==KEY_LEFT){
LCD_Clear(WHITE);
LCD_ShowString(10,330,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"SEND DATA......");
delay_ms(5000);
LCD_ShowString(10,330,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"RESULT:");
LCD_ShowFontHZ(94, 330,"川");
LCD_ShowString(126,330,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"A8H458");
LCD_ShowString(10,360,tftlcd_data.width,tftlcd_data.height,24,"PAY:3 RMB");
}
i++;
if(i%20==0)
{
led1 =!led1;
}
}
}
9 最后
到了這里，關(guān)于單片機畢業(yè)設計 stm32車牌識別系統(tǒng)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
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