车牌识别（三）旋转校正
本帖最后由 乘简 于 2018-8-2 13:08 编辑#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#define pi 3.14159265
#define RADIAN(angle) ((angle)*pi/180.0)
typedef unsigned long DWORD;
typedef int BOOL;
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned short WORD;
typedef float FLOAT;
typedef unsigned char byte;
#define max(a,b) (((a) > (b)) ? (a) : (b))
#define min(a,b) (((a) < (b)) ? (a) : (b))
//BMP图像结构
struct BMP_img
{
//{BMP头
BYTEbfType;//类型，判断是否为‘B’,‘M’
DWORD size;//文件尺寸
DWORD reser;//保留，为0
DWORD header_length;//头部长度，也就是数据起始位置
//}BMP头长度，14字节
//{信息头40字节
DWORD infoheader_length;//信息头长度,40
DWORD width;//图像宽度
DWORD height;//图像高度
WORDbiplanes;//颜色平面数，为1
WORDbmp_type;/* 8bit 24bit; */
DWORD compres;//0表示不压缩
DWORD datasize;//数据长度，size-54
DWORD bixpm;//水平分辩率
DWORD biypm;//垂直分辩率
DWORD clrused;//为0所有颜色，其它的为索引数
DWORD relclrused;//0表示都重要
//}信息头结束
//其它信息
BYTE *image;//指向一块内存，保存BMP的内容
DWORD lineBytes;//一行占多少字节
};
//从源BMP图中，剪切车牌所在区域的新结构
struct Bmp1{
DWORD width;
DWORD height;
BYTE *image;
int left;//保存车牌中7个字的左右列
int right;
int top;//保存车牌上下位置
int bottom;
int up;
int down;
byte strr;
byte string;//反回已找到的车牌下标
float ang;//倾斜角度
};
//蓝色车牌
struct HSV{
float H;//H值范围：190 ~ 245
float S;//S值范围： 0.35 ~ 1，我理解为黑白灰度
int V;//V值范围： 0.3 ~ 1
};
//文件图文件到内存中
int read_img(char const *fn, struct BMP_img *img)
{
FILE *infile;
if((infile=fopen(fn,"rb"))==NULL)return 0;
fread(&img->bfType,2,1,infile);//BM
if(!(img->bfType=='B' && img->bfType=='M'))return 0;
fread(&img->size,sizeof(DWORD),1,infile);
printf("\nBMP size :%d",(int)img->size);
fread(&img->reser,sizeof(DWORD),1,infile);
printf("\n保留位:");
fread(&img->header_length,sizeof(DWORD),1,infile);
printf("\nheader length :%d",(int)img->header_length);
fread(&img->infoheader_length,sizeof(DWORD),1,infile);
fread(&img->width, sizeof(DWORD), 1, infile);
fread(&img->height, sizeof(DWORD), 1, infile);
printf( "\nwidth :%d\nheight:%d ", (int)img->width, (int)img->height);
fread(&img->biplanes, sizeof(WORD), 1, infile);
fread(&img->bmp_type, sizeof(WORD), 1, infile);
printf("\nBMP Tpye :%d ", img->bmp_type);
fread(&img->compres, sizeof(DWORD), 1, infile);
if(img->compres==0) {printf("\nbmp图片为非压缩!");}printf(" ");
fread(&img->datasize, sizeof(DWORD), 1, infile);
printf("\nBMP Data Size :%d ",(int)img->datasize);
fread(&img->bixpm, sizeof(DWORD), 1, infile);
fread(&img->biypm, sizeof(DWORD), 1, infile);
fread(&img->clrused, sizeof(DWORD), 1, infile);
printf("\n实际使用颜色数=%d ",(int)img->clrused);printf(" ");
fread(&img->relclrused, sizeof(DWORD), 1, infile);
if(img->bmp_type==24)//24位色，这里只考虑24位色图，其它的不考虑
{
img->lineBytes=((img->width*3+3)>>2)<<2;//计算一行需要多少字节，对齐到4字节
//byte *temp=(byte *)malloc(sizeof(byte) * img->height * img->lineBytes);//分配一块内存，用于读文件
img->image=(byte *)malloc(img->lineBytes*img->height);//分配一块内存，用于保存图像数据
if(img->image==NULL) fprintf(stderr, "\n Allocation error for temp in read_bmp() \n");
fseek(infile, img->header_length, SEEK_SET);//跳过头部，也就是跳到图像位置
fread(img->image, sizeof(byte), (img->lineBytes)*img->height, infile);//全部读到内存中
}
fclose(infile);
return 1;
}
void WriteBmp24(char const *fn,byte *bmp,int width,int height)
{
FILE *infile;
int w4;
struct BMP_img img;
if((infile=fopen(fn,"wb"))==NULL)
{
return;
}
//一行有多少个字节
img.lineBytes=((width*3+3)>>2)<<2;//对齐到4字节边界
w4=img.lineBytes*height;//图像尺寸
img.bfType='B';img.bfType='M';
img.size=w4+54;
img.reser=0;
img.header_length=54;
img.infoheader_length=40;
img.width=width;
img.height=height;
img.biplanes=1;
img.bmp_type=24;
img.compres=0;
img.datasize=w4;
img.bixpm=0;
img.biypm=0;
img.clrused=0;
img.relclrused=0;
fwrite(&img.bfType,2,1,infile);//printf("\n打开的图为 %d",img->bfType);//B M
fwrite(&img.size,sizeof(DWORD),1,infile); // printf("\nBMP size :%l",img->size);
fwrite(&img.reser,sizeof(DWORD),1,infile);//printf("\n保留位:");
fwrite(&img.header_length,sizeof(DWORD),1,infile); //printf("\nheader length :%l",img->header_length);
fwrite(&img.infoheader_length,sizeof(DWORD),1,infile);
fwrite(&img.width, sizeof(DWORD), 1, infile);
fwrite(&img.height, sizeof(DWORD), 1, infile); //printf( "\nwidth :%l\nheight:%l ", img->width, img->height);
fwrite(&img.biplanes, sizeof(WORD), 1, infile);
fwrite(&img.bmp_type, sizeof(WORD), 1, infile);// printf("\nBMP Tpye :%l ", img->bmp_type);
fwrite(&img.compres, sizeof(DWORD), 1, infile); //if(img->compres==0) {printf("\nbmp图片为非压缩!");}printf(" ");
fwrite(&img.datasize, sizeof(DWORD), 1, infile);//printf("\nBMP Data Size :%l ",img->datasize);
fwrite(&img.bixpm, sizeof(DWORD), 1, infile);
fwrite(&img.biypm, sizeof(DWORD), 1, infile);
fwrite(&img.clrused, sizeof(DWORD), 1, infile); //printf("\n实际使用颜色数=%d ",img->clrused);printf(" ");
fwrite(&img.relclrused, sizeof(DWORD), 1, infile);
if(img.height*img.width*3==img.datasize)//已经对齐到了4字节
{
fwrite(bmp,img.datasize,1,infile);
}
else
{
for(int i=0;i<img.height;i++)//总共有多少行，需要一行一行保存，因为后面要补零
{
fwrite(&bmp,img.lineBytes,1,infile);
}
}
fclose(infile);
}
//把二值图保存为24位黑白图
void WriteBmp1(char const *fn,byte *bmp,int width,int height)
{
int w4;
struct BMP_img img;
//一行有多少个字节
img.lineBytes=((width*3+3)>>2)<<2;//对齐到4字节边界
w4=img.lineBytes*height;//图像尺寸
img.bfType='B';img.bfType='M';
img.size=w4+54;
img.reser=0;
img.header_length=54;
img.infoheader_length=40;
img.width=width;
img.height=height;
img.biplanes=1;
img.bmp_type=24;
img.compres=0;
img.datasize=w4;
img.bixpm=0;
img.biypm=0;
img.clrused=0;
img.relclrused=0;
FILE *infile;
if((infile=fopen(fn,"wb"))==NULL)
{
return;
}
fwrite(&img.bfType,2,1,infile);//printf("\n打开的图为 %d",img->bfType);//B M
fwrite(&img.size,sizeof(DWORD),1,infile); // printf("\nBMP size :%l",img->size);
fwrite(&img.reser,sizeof(DWORD),1,infile);//printf("\n保留位:");
fwrite(&img.header_length,sizeof(DWORD),1,infile); //printf("\nheader length :%l",img->header_length);
fwrite(&img.infoheader_length,sizeof(DWORD),1,infile);
fwrite(&img.width, sizeof(DWORD), 1, infile);
fwrite(&img.height, sizeof(DWORD), 1, infile); //printf( "\nwidth :%l\nheight:%l ", img->width, img->height);
fwrite(&img.biplanes, sizeof(WORD), 1, infile);
fwrite(&img.bmp_type, sizeof(WORD), 1, infile);// printf("\nBMP Tpye :%l ", img->bmp_type);
fwrite(&img.compres, sizeof(DWORD), 1, infile); //if(img->compres==0) {printf("\nbmp图片为非压缩!");}printf(" ");
fwrite(&img.datasize, sizeof(DWORD), 1, infile);//printf("\nBMP Data Size :%l ",img->datasize);
fwrite(&img.bixpm, sizeof(DWORD), 1, infile);
fwrite(&img.biypm, sizeof(DWORD), 1, infile);
fwrite(&img.clrused, sizeof(DWORD), 1, infile); //printf("\n实际使用颜色数=%d ",img->clrused);printf(" ");
fwrite(&img.relclrused, sizeof(DWORD), 1, infile);
byte *wbmp=(byte*)malloc(w4);//后面多加两个字节，用于4字节对齐
for(int i=0,s,w;i<height;i++)
{
s=i*width;
w=i*img.lineBytes;
for(int j=0;j<width;j++)
{
if(bmp){
wbmp=wbmp=wbmp=bmp;
}
else wbmp=wbmp=wbmp=0;
}
}
fwrite(wbmp,img.datasize,1,infile);
free(wbmp);
fclose(infile);
}
//把RGB数据转换成HSV空间图像数据
//输入，图像，HSV倍象素，宽，高
void hsvzation(byte *image,struct HSV *hsv,int width,int height)
{
int i,j,k;
DWORD l,lk;
//float min,max,delta,tmp;//h,s,v,m,n;
int min,max,delta,tmp;
byte r,g,b;
for(i=0;i<height;i++)
{
l=i*width;
for(k=0,j=0;j<width*3;k++,j+=3)
{
lk=l+k;
g=image;
b=image;
r=image;
tmp=min(r,g);//取3者最小值
min=min(tmp,b);
tmp=max(r,g);//取3者最大值
max=max(tmp,b);
hsv.V=max;//V保存三者最大值
delta=max-min;//保存最大值与最小值的差
if(delta==0)//如果3值相等
{
hsv.H=0;
hsv.S=0;//这句是我加的
continue;
}
//如果三值依次是100，150，200，则.S=100/200=0.5
//如果三值依次是0，50，100，则为1
//如果三值依次是99,99,100，则为0.01
//意思就是三值越接近，此值越小，越不接近，此值越大
//应该是指颜色灰度
hsv.S=(float)delta/max;
if(r==max)//如果红色为最大值,说明当前点的颜色偏红
{
//如果三值依次为200，150，100，则.H=50/100=0.5
//如果三值依次为100，50，0，则.H还是0.5
//如果三值依次为：100,99,99，则为0
//如果为100，0，100，则为-1
//可以看出，蓝色与绿色越接近，趋向0，否则为趋向+-1
hsv.H=(g-b)/(float)delta;//tmp;
}
else if(g==max)//如果绿色为最大值
hsv.H=2+(b-r);//没看懂,取值范围-253~255
else//蓝为最大值
{
//和红色最大一样的，[-1,0],，加上4后，变成【3,5]
hsv.H=4+(r-g)/(float)delta;//
}
//-1~1 *60=-60~60
//-253~257,*60=-15180~15420之间
hsv.H*=60;//(3,5)*60=
//可以看到，当其值为【-60，0）时，加上360=【300，360）区间
//至于那个-15180多的那种结果，加上360也不管用
if(hsv.H<0)
hsv.H+=360;//
//value=(int)(h+0.5);
}
}
}
//膨胀，image经过蓝低换算过的黑白图，为了消除锯齿，有利于计算旋转角度
void Dilation(byte *image,int width,int height,int type,int num)
{
int dwWidth=width;
int dwHeight=height;
int i=0;
int j=0;
BYTE *temp;
int l;
int k=0;
temp=(BYTE*)malloc(dwHeight*dwWidth*sizeof(BYTE));
memcpy(temp,image,dwHeight*dwWidth*sizeof(byte));
memset(temp,0,dwWidth*dwHeight*sizeof(BYTE));
if(type==0)
{
//水平方向
for(i=0;i<dwHeight;i++)
{
for(j=(num-1)/2;j<dwWidth-(num-1)/2;j++)
{
l=dwWidth*i+j;//当前点的位置
for(k=-(num-1)/2;k<=(num-1)/2;k++)
{
if(image==255)//当前点的前后5点内（num为5时）有一个白点，则当前点为白色
{
temp=255;
break;
}
}
}
}
}
else
{
//垂直方向(i=2 ~ height-2)
for(i=(num-1)/2;i<dwHeight-(num-1)/2;i++)
{
for(j=0;j<dwWidth;j++)
{
for(k=-(num-1)/2;k<=(num-1)/2;k++)//-2~2,正好num次(当num为5时）
{
if(image==255)//上下5点内有白色，则本点为白色
{
temp=255;
break;
}
}
}
}
}
memcpy(image,temp,sizeof(byte)*width*height);
free(temp);
temp=NULL;
}
//type为0时，当前与上一比较，相等则为0，不相等，则为白色
//从第一行有白色开始，保留其白色，第二行清掉，。。。
//最后一行，也清掉，最后一行的下一行，保留期白色
void sob(byte *srcBmp,int width,int height,int type)//sob算子边缘检测；取出边界；
{
int i,j,l,l1;
int p1;
byte *tempy;
byte *tempx;
tempx=(byte *)malloc(sizeof(byte)*width*height);
if(tempx==NULL)
exit(-1);
tempy=(byte *)malloc(sizeof(byte)*width*height);
if(tempy==NULL)
exit(-1);
for (i = 0; i < width; i++)//第一行与最后一行清零
{
tempx = 0;
tempy = 0;
tempx = 0;
tempy = 0;
}
for (i = 0; i < height; i++)//第一列与最后一列清零
{
tempx = 0;
tempy = 0;
tempx = 0;
tempy = 0;
}
for(i =1; i<height-1; i++)//少循环两行，最上面的行与最下面的行
{
l=i*width;
l1=(i+1)*width;
for(j=1;j<width-1;j++)//由于使用3×3的模板，为防止越界，所以不处理最下边和最右边的两列像素
{
p1 = srcBmp;//当前点
p1 = srcBmp;//后一点
p1 = srcBmp;//下一行当前点
if(p1==p1)tempx=0;else tempx=255;//与下一点比较，如果不全为白色，则x=255
if(p1==p1)tempy=0;else tempy=255;//与后一点比较，不全为白色，相等为0
}
}
if(type==0)//保留水平线
memcpy(srcBmp,tempx,sizeof(byte)*width*height);
if(type==1)//只保留垂直线
memcpy(srcBmp,tempy,sizeof(byte)*width*height);
if(type==2)//合并二者的线，就是轮廓
{
for(i=0;i<height;i++)
{
for(j=0;j<width;j++)
{
tempx|=tempy;
}
}
memcpy(srcBmp,tempx,sizeof(byte)*width*height);
}
free(tempx);
free(tempy);
tempx=NULL;
tempy=NULL;
}
//检测到最长直线的角度，就是车牌的倾斜角度。
int hough(byte *srcBmp,int width,int height)
{
int kmax=0;
int yuzhi=0;
int i,j,k,p;
float c;
int mp= (int) (sqrt(width*width + height*height)+0.5);//计算对角线的长
int ma=180;//180
int npp;
//清零npp
for(i=0;i<180;i++)
for(j=0;j<1000;j++)
npp=0;
/*ap=90*(p+mp);
int *npp=(int *)malloc(sizeof(int)*ap);//myMalloc(ap,0);
memset(npp,0x00,sizeof(int)*ap);*/
for(i=1;i<height;i++)//跳过第0行循环
{
for(j=1;j<width;j++)//跳过第0列循环
{
if(srcBmp==255)//如果当前点为白色
{
for(k=1;k<ma;k++)//1~179度
{
c=pi*k/180.0;//k度的弧长(弧度,r=1),取值范围为(0,pi)之间
p=(int)(i*cos(c)+j*sin(c));//cos(c)=(-1~+1)之间，sin(c)=(0~1)之间
p=(int)(p/2+mp/2);
npp=npp+1;
}
}
}
}
kmax=0;
for(i=1;i<ma;i++)//1~179度之间遍历
{
for(j=1;j<mp;j++)
{
if(npp>yuzhi)//大于域值
{
yuzhi=npp;//找到最大域值
kmax=i;//记下度数
}
}
}
return kmax;
}
void Hough(struct Bmp1 *img)
{
DWORD i,j;
float ang;
struct HSV *hsv=(struct HSV *)malloc(sizeof(struct HSV)*img->width*img->height);
hsvzation(img->image,hsv,img->width,img->height);//计算HSV
byte *temp=(byte *)malloc(img->height*img->width);
for(i=0;i<img->height;i++)
{
for(j=0;j<img->width;j++)
{
if((hsv.H<230.0)&&(hsv.H>180.0)&&(hsv.V<250)&&(hsv.S>0.6))
{
temp=255;
}
else
{
temp=0;
}
}
}
WriteBmp1("2.bmp",temp,img->width,img->height);//膨胀前
//膨胀,垂直方向，尺寸5，消除水平线的锯齿
Dilation(temp,img->width,img->height,1,5);
WriteBmp1("3.bmp",temp,img->width,img->height);//膨胀后
//留保最上面的连线与最下面的连线，所以最后一个参数为0即可，节省时间
sob(temp,img->width,img->height,0);
WriteBmp1("4.bmp",temp,img->width,img->height);//连缘检测后的图像
//计算出角度
ang=hough(temp,img->width,img->height);
if(ang==1 || ang==179)ang=0;//如果只有1度的角度，可以不用旋转
if(ang>90)//让其值保持在+-90之间
{
ang=ang-180;
}
img->ang=ang;
free(hsv);
free(temp);
}
//旋转图片
byte *RotateRGB(byte *image, float iRotateAngle,int width,int height,int *lwidth,int *lheight)
{
byte *temp;
// 循环变量
int i,j,m,n;
// 旋转后图像的宽度和高度
int lNewWidth,lNewHeight;
// 象素在源DIB中的坐标
int i0,j0;
// 旋转角度（弧度）
float fRotateAngle;
// 旋转角度的正弦和余弦
float fSina, fCosa;
// 源图四个角的坐标（以图像中心为坐标系原点）
float fSrcX1,fSrcY1,fSrcX2,fSrcY2,fSrcX3,fSrcY3,fSrcX4,fSrcY4;
// 旋转后四个角的坐标（以图像中心为坐标系原点）
float fDstX1,fDstY1,fDstX2,fDstY2,fDstX3,fDstY3,fDstX4,fDstY4;
// 两个中间常量
float f1,f2;
// 将旋转角度从度转换到弧度
fRotateAngle = (float) RADIAN(iRotateAngle);
// 计算旋转角度的正弦
fSina = (float) sin((double)fRotateAngle);
// 计算旋转角度的余弦
fCosa = (float) cos((double)fRotateAngle);
// 计算原图的四个角的坐标（以图像中心为坐标系原点）
fSrcX1 = (float) (- (width- 1) / 2);
fSrcY1 = (float) ((height - 1) / 2);
fSrcX2 = (float) ((width- 1) / 2);
fSrcY2 = (float) ((height - 1) / 2);
fSrcX3 = (float) (- (width- 1) / 2);
fSrcY3 = (float) (- (height - 1) / 2);
fSrcX4 = (float) ((width- 1) / 2);
fSrcY4 = (float) (- (height - 1) / 2);
// 计算新图四个角的坐标（以图像中心为坐标系原点）
fDstX1 =fCosa * fSrcX1 + fSina * fSrcY1;
fDstY1 = -fSina * fSrcX1 + fCosa * fSrcY1;
fDstX2 =fCosa * fSrcX2 + fSina * fSrcY2;
fDstY2 = -fSina * fSrcX2 + fCosa * fSrcY2;
fDstX3 =fCosa * fSrcX3 + fSina * fSrcY3;
fDstY3 = -fSina * fSrcX3 + fCosa * fSrcY3;
fDstX4 =fCosa * fSrcX4 + fSina * fSrcY4;
fDstY4 = -fSina * fSrcX4 + fCosa * fSrcY4;
// 计算旋转后的图像实际宽度
lNewWidth= (int) ( max( fabs(fDstX4 - fDstX1), fabs(fDstX3 - fDstX2) ) + 0.5);
// 计算旋转后的图像高度
lNewHeight = (int) ( max( fabs(fDstY4 - fDstY1), fabs(fDstY3 - fDstY2) )+ 0.5);
//分配内存，用于保存新图片
temp=(byte*)malloc(lNewHeight*lNewWidth*3);
// 两个常数，这样不用以后每次都计算了
f1 = (float) (-0.5 * (lNewWidth - 1) * fCosa - 0.5 * (lNewHeight - 1) * fSina + 0.5 * (width- 1));
f2 = (float) ( 0.5 * (lNewWidth - 1) * fSina - 0.5 * (lNewHeight - 1) * fCosa + 0.5 * (height - 1));
for(i = 0; i < lNewHeight; i++)
{
// 针对图像每列进行操作
for(m=0,j = 0;j < lNewWidth;m+=3,j++)
{
// 计算该象素在源DIB中的坐标
i0 = (int) (-((float) j) * fSina + ((float) i) * fCosa + f2 + 0.5);
j0 = (int) ( ((float) j) * fCosa + ((float) i) * fSina + f1 + 0.5);
// 判断是否在源图范围内
if( (j0 >= 0) && (j0 < width) && (i0 >= 0) && (i0 < height))
{
n=i0*width*3+j0*3;
*(temp + lNewWidth * i*3 + m+1)=*(image + n+1);
*(temp + lNewWidth * i*3 + m+2)=*(image + n+2);
*(temp + lNewWidth * i*3+ m)=*(image + n);
}
else
{
// 对于源图中没有的象素，直接赋值为0
*(temp + lNewWidth * i*3+ m+1)=0;
*(temp + lNewWidth * i*3+ m+2)=0;
*(temp + lNewWidth * i*3+ m)=0;
}
}
}
*lwidth=lNewWidth;
*lheight=lNewHeight;
return temp;
}
//旋转
void xuanzhuan(struct Bmp1 *img)
{
int lwidth=0,lheight=0;
byte *p;
p=RotateRGB(img->image,img->ang,img->width,img->height,&lwidth,&lheight);
img->width=lwidth;
img->height=lheight;
free(img->image);//释放原来的内存
img->image=p;
}
int main(int argc, char **argv)
{
struct BMP_img img;//定义结构
struct Bmp1 img1;
//把当前文件夹下的1.bmp文件内容，读到img结构中，并上下镜像
if(read_img("1.bmp", &img)==0)
{
printf("error");
return 0;
}
//复制一份到img1中
img1.image=(byte*)malloc(img.datasize);
memcpy(img1.image,img.image,img.datasize);
img1.width=img.width;
img1.height=img.height;
Hough(&img1);//计算出角度
xuanzhuan(&img1);//旋转
//写入镜像后的数据到2.bmp中
WriteBmp24("5.bmp",img1.image,img1.width,img1.height);
free(img.image);//释放动态分配的内存
free(img1.image);
printf("请打开2 3 4 5.bmp进行查看\n");
system("pause");
return 0;
}
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