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1、 基于图像识别的车牌识别系统设计 杨蒙蒙，邓三星，刘越奇，李克强，吕勇杰（黄河交通学院 河南省智能制造技术与装备工程技术研究中心，河南焦作，454950）0 引言随着中国汽车数量逐年增加，智能交通成为当前科研研究的热点，其中人工智能技术和图像识别技术得到快速发展。车牌智能识别技术在智能停车场收费管理、小区门禁管理等领域有广泛的应用12。通过单片机控制技术和图像识别技术结合，设计一种基于OpenMV的车牌识别系统，通过OpenMV 模块进行车牌图像准确识别，并能够进行语音播报，且能通过OLED 模块显示车辆入场的计时提示、出场的缴费提示，从而达到车牌识别系统智能控制的目的。1 系统硬件电路设计1
2、.1 设计思路车牌识别系统的硬件部分由主控芯片STM32F103、OpenMV 模块、OLED 显示模块、语音模块以及电源等模块构成。系统通过摄像头进行车牌图像采集，然后由主控芯片STM32 进行图像处理，输出识别结果。单片机根据识别结果计算停车时长以及费用，并驱动语音模板播报数据，最后将检测数据实时显示在OLED 中。1.2 最小系统设计车牌识别系统的单片机最小系统由STM32F103C8T6芯片和相应的外围电路组成。STM32F103C8T6 芯片是由2.03.6 V的直流电压供电3。该芯片是STM32 系列64位引脚和128K flash，采用单线串行输出，以及JTAG 接口方式，具极高
3、性能、极低价格、极低功耗等优点。晶振电路是单片机运行的一个重要因素。由于晶振电路的频率稳定性极好，而且这类电路能有效抵御外界因素的不利干扰，所以我们通常选择晶振电路来产生系统参考频率。使用晶振电路产生的频率可以保证其频率精度。STM32F103C8T6 单片机最小系统包含1个8MHz 晶振、2个22pF 电容等，它是维持系统正常稳定运行的基本电路。电路组成如图1所示。图1 STM32最小系统电路图1.3 OpenMV 车牌识别模块车牌识别系统的图像识别模块选用OpenMV，它是一款小巧，低功耗，低成本的摄像头模块4，其主要应用于机器视觉领域。其核心为STM32F427，在紧凑的硬件模块上，集成
4、OV7725 摄像头芯片，可采用C 语言高效实现机器视觉算法5。OpenMV 使用的STM32F427 硬件资源丰富，可 提 供UART、I2C、SPI、PWM、ADC、DAC、GPIO 接口，扩展外设功能比较方便6。USB 接口用于将OpenMV IDE连接到计算机，以提供编程帮助、调试和固件升级。1.4 显示模块车牌识别系统的显示模块采用OLED12864 模块，用于车牌信息、停车计时与计费信的显示。OLED12864 显示器分辨率为12864, 屏幕尺寸为0.96 寸7。单片机系统地将控制电平信号输入给显示模块中控制其显示的内容，且该系统都由这种方式将所产生的数据显示在这些模块上面。OL
5、ED12864 液晶显示屏原理图如图2所示。图2 显示模块电路图1.5 语音播报模块车牌识别系统识别车辆车牌信息后，经常需要在车辆进出的时候需要播放特定的语音信息。因此本系统需要选择一款性价比超级高，播放语音的音质特别好的语音播报的模块，系统通过串口控制且有4 路通道，电压范围8 24V的喇叭。语音播报模块电路如图3所示。图3 语音播报模块电路2 系统软件设计2.1 主程序设计系统开机后，首先初始化数据，基于STM32 和OpenMV 对车牌信息进行相应的识别工作。如果检测到信号，就通过AD 转换传递给单片机处理，然后驱动语音模块播报入场信息，单片机刷新OLED，完成车牌号显示。当第一次识别到
6、车牌号，判定为车辆入场，开始计时，并语音播报：“你好，欢迎停车”。第二次识别到车牌号，判定为出场，停止计时，并将停车时长显示在OLED 显示模块上，并将停车费用显示在OLED 屏上，同时语音播报：“一路顺风，欢迎下次光临”。系统主程序流程图如图4所示。图4 系统主程序流程图2.2 子程序设计图像识别程序通过OpenMV 对车牌的图像信息进行拍摄以及识别，识别结果经过模块处理传输至单片机进行判断，执行的过程如图5所示。OLED 显示程序设计主要是按照OLED的操作来进行程序编写，即按照写指令、写数据，写地址的方式对需要写入的数据依次进行写入。设计语音播报模块，根据单片机处理识别结果之后驱动模块进
7、行对应的入场、出场语音播报。图5 OpenMV数据采集子程序流程图3 系统调试3.1 软件调试编程软件选择Keil 4 软件，采用C 语言进行编程。首先编写车牌识别系统设计代码，然后在Keil 4 软件进行代码编译并调试，对出现的异常情况进行排查，编译成功将.hex文件下载至单片机，对程序烧录，最后进行OpenMV、语音播报模块、显示传感器子程序调试。观察车辆的入场和出场是否能够正确获取数据，驱动语音模块进行响应播报。程序编译效果如图6所示。图6 编译效果图主要源程序如下：#include sys.h#include delay.h#include FreeRTOS.h#include tas
8、k.h#include stdio.h#include sys_cfg.h#include log/log.h#include sys_boot.h/任务句柄TaskHandle_t StartTask_Handler;/任务函数void start_task(void *pvParameters);TaskHandle_t LED0Task_Handler;/任务函数void led0_task(void *pvParameters);int main()HAL_Init(); /初始化HAL库HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYG ROUP_
9、4);Stm32_Clock_Init(RCC_PLL_MUL9);/设置时钟,72M_HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();_HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();_HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();_HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();_HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();_HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();_HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();_HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();/使能I/O 复用时钟 /使能ADC1 时钟delay_init(72);
10、/初始化延时函数log_init();sys_boot(); /*系统启动*/return(1);void start_task(void *pvParameters)taskENTER_CRITICAL(); /进入临界区vTaskDelete(StartTask_Handler);/删除开始任务taskEXIT_CRITICAL(); /退出临界区/LED0 任务函数void led0_task(void *pvParameters)float dis = 0;while(1)printf(1111);vTaskDelay(1000);3.2 硬件调试系统首先利用OpenMV 通过对大量车
11、牌图像样本进行训练，生成模型，提高系统对车牌图像的识别效率和正确率。模型训练好之后，将OpenMV 模块对准测试的车牌号就可以进行识别。训练测试效果如图7所示。图7 训练测试效果图利用OpenMV 对车牌图片训练过程中，识别到某个字符时，拉高相应OpenMV 引脚的电平。STM32 单片机在检测对应引脚电平过程中，检测某引脚为高电平，判定为识别到对应的车牌，然后由主控芯片向OLED12864 显示模块发出指令，显示车牌信息。具体识别过中，首先对车辆进行进场识别，OpenMV正确识别车牌信息后，OLED12864 显示模块显示欢迎停车与车牌信息，如图8所示。图8 车辆进场识别效果图车辆出场时，O
12、penMV 再次对车辆信息进行出场识别，正确识别车牌信息后，OLED 12864 显示模块显示停车时长，并自动计算费用，如图9所示。图9 车辆出场识别效果图4 结语仿人机器人的步态行走设计，利用STM32 单片机来控制开源舵机控制器，进而操作舵机，完成仿人机器人的行走、转弯、翻滚动作，可实现在线调试与脱机运行，动作相对稳定、姿态标准。仿人机器人脱机调试时，能够做到断开与上位机的连接后，脱机自动运行编写好的动作组文件，各模块配合运行平稳，舵机角度可无级调节、扭矩大，能胜任一些较复杂动作，动作运行流畅，但是也存在一些问题，例如受限于电池包的重量体积等，故机器人续航时间较短，不能连续长时间运行，这些都需要在后期的改进中逐步优化，本设计为国内外相关仿人机器人的研究提供了一些借鉴。基于图像识别的车牌识别系统利用OpenMV 模块和STM32F103C8T6 单片机，完成图像识别硬件电路设计和软件流程设计，通过大量车牌样本数据的训练，得到训练模型，能够实现车辆进场和出场的快速车牌识别，并通过设计语音播报模块进行语音播报提示，最后通过OLED12864 模块显示车辆停车时间，并可实现自动计费功能，初步实现车牌识别系统智能控制效果，为智能停车场提供参考案例。 -全文完-
