基于樹莓派4B設(shè)計的智慧停車場(華為云在線車牌識別接口)

1. 項目介紹

車牌識別系統(tǒng)是計算機視頻圖像識別技術(shù)在車輛牌照識別中的一種經(jīng)典應(yīng)用，現(xiàn)在高速電子收費（ETC），違規(guī)駕駛、超速駕駛、停車場自動收費系統(tǒng)，等等很多場景都用到了車牌識別技術(shù)。

這篇文章就利用華為云的人工智能分類里的車牌號識別接口，快速搭建一個停車場自動收費系統(tǒng)，硬件采用樹莓派開發(fā)板，攝像頭采用普通的免驅(qū)USB攝像頭，使用超聲波測距模塊檢測是否有車輛靠近，車牌識別接口采用的是在線的方式；軟件后臺、UI界面采用QT、C++設(shè)計，支持跨平臺，比較方便，代碼一次寫完，主流平臺都可以編譯運行。

本項目只是為了演示車牌號識別接口的使用，快速搭建了一個應(yīng)用場景，很多細(xì)節(jié)還沒考慮完善。

識別思路: 使用兩個USB攝像頭當(dāng)做進口與出口，分別使用超聲波測距模塊不斷測量攝像頭前方的物體距離，當(dāng)檢測到車輛靠近的時候，讀取當(dāng)前攝像頭的一幀數(shù)據(jù)，通過華為云的車牌號識別接口進行識別，返回識別結(jié)果；如果是入口攝像頭，那么就將識別的車牌存放到數(shù)據(jù)庫，并記錄當(dāng)前入場時間，如果是出口，就與當(dāng)前數(shù)據(jù)庫里的車牌數(shù)據(jù)進行對比，找到車牌入場的時間，與當(dāng)前時間進行相減得到停車時間，再根據(jù)停車場設(shè)置的計費規(guī)則，完成費用提示，語音播報，告訴車主需要付款多少錢。

2. 配置華為云接口

2.1 開通車牌識別服務(wù)

當(dāng)前體驗的是在線API車牌接口，需要先開通車牌識別服務(wù)，才可以使用接口（需要先注冊華為云賬號登錄）。

車牌識別服務(wù)開通地址: https://console.huaweicloud.com/ocr/?region=cn-north-4#/ocr/overview

接口的使用計費說明頁面: https://www.huaweicloud.com/pricing.html?tab=detail#/ocr

可以看到，如果使用在線API接口實現(xiàn)車牌識別，每月免費1000次，作為體驗來講已經(jīng)足夠了。

2.2 車牌識別接口使用介紹

在線文檔地址: https://support.huaweicloud.com/api-ocr/ocr_03_0040.html

在這個頁面可以看到在線請求的接口地址，參數(shù)、響應(yīng)結(jié)果等詳細(xì)介紹。

如果想快速體驗效果，可以直接使用在線調(diào)試功能，這個功能非常好用，可以快速體驗各種接口，參數(shù)的功能。

在線調(diào)試地址: https://apiexplorer.developer.huaweicloud.com/apiexplorer/doc?product=OCR&api=RecognizeLicensePlate

準(zhǔn)備一張待測試識別的車牌:

使用接口調(diào)試:

調(diào)試的時候需要填入圖片的base64編碼，可以直接使用瀏覽器自帶的功能實現(xiàn)。

官網(wǎng)文檔: https://support.huaweicloud.com/ocr_faq/ocr_01_0032.html

實操:

2.3 接口總結(jié)

請求方式: post
 ?
 URL地址格式: POST https://{endpoint}/v2/{project_id}/ocr/license-plate
 ?
 實際地址: (下面填的是我的項目ID，需要替換成自己，服務(wù)器域名也是一樣)
 https://ocr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/v2/0e5957be8a00f53c2fa7c0045e4d8fbf/ocr/license-plate
 ?
 請求頭: 
 {
  "User-Agent": "API Explorer",
  "X-Auth-Token": "******", 這里填Token
  "Content-Type": "application/json;charset=UTF-8"
 }
 ?
 ?
 請求體:
 {
  "image": "/9j/4AAQSkZJRgABAQEAkACQAAD/2wBDAAMCAgMCAgMDAwME.........這里是圖片的base64編碼，非常長，這里就省略了，明白意思就行....."
 }
 ?
 響應(yīng)頭:
 {
  "Darklaunch-Rule-Name": "s-bdc8-1254-202112061537",
  "Server": "api-gateway",
  "X-Request-Id": "6b9a88702fe419acd8b638d35a9bf523",
  "Connection": "keep-alive",
  "X-ModelArts-Trace": "6b9a88702fe419acd8b638d35a9bf523",
  "Content-Length": "544",
  "X-ModelArts-Latency": "100",
  "Date": "Sun, 26 Dec 2021 15:29:46 GMT",
  "Instance-Request-Count": "1",
  "Content-Type": "application/json"
 }
 ?
 響應(yīng)體:
 {
  "result": [
   {
    "plate_number": "京A33333",
    "plate_color": "blue",
    "plate_location": [
     [
      236,
      331
     ],
     [
      882,
      331
     ],
     [
      882,
      542
     ],
     [
      236,
      542
     ]
    ],
    "confidence": 0.9964
   }
  ]
 }

2.4 接口參數(shù)解釋

上面2.3小節(jié)里總結(jié)了接口地址一些詳細(xì)參數(shù)，這里把接口里的一些重要參數(shù)解釋一遍。

車牌識別的URL:

POST https://{endpoint}/v2/{project_id}/ocr/license-plate

endpoint 是指定承載REST服務(wù)端點的服務(wù)器域名或IP，不同服務(wù)不同區(qū)域的endpoint不同，可以從終端節(jié)點中獲取。

例如，OCR服務(wù)在“華北-北京四”區(qū)域的 “endpoint” 為“ocr.cn-north-4.myhuaweicloud.com”。

URL里還有一個project_id參數(shù)，這是項目ID，可以從獲取項目ID中獲取。

請求頭里有個比較總要的參數(shù):X-Auth-Token, 華為云上面幾乎所有的API接口請求頭都需要填X-Auth-Token，獲取的方法在這里: https://bbs.huaweicloud.com/blogs/317759 翻到第3小節(jié)。

3. 項目實現(xiàn)代碼

3.1 車牌識別請求代碼

//車牌識別接口
 void Widget::car_distinguish(QImage imag)
 {
     function_select=0;
     QString requestUrl;
     QNetworkRequest request;
 ?
     //存放圖片BASE64編碼
     QString imgData;
 ?
     //設(shè)置請求地址
     QUrl url;
 ?
     //車牌識別請求地址
     requestUrl = QString("https://ocr.%1.myhuaweicloud.com/v2/%2/ocr/license-plate")
             .arg(SERVER_ID)
             .arg(PROJECT_ID);
 ?
     //設(shè)置數(shù)據(jù)提交格式
     request.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader, QVariant("application/json;charset=UTF-8"));
 ?
     //將圖片進行Base64編碼
     imgData = QString(toBase64(imag)); //編碼后的圖片大小不超過2M
     //設(shè)置token
     request.setRawHeader("X-Auth-Token",Token);
 ?
     //構(gòu)造請求
     url.setUrl(requestUrl);
     request.setUrl(url);
 ?
     QString post_param=QString("{"image": "%1"}").arg(imgData);
 ?
     //發(fā)送請求
     manager- >post(request, post_param.toUtf8());
 }

3.2 圖片base64編碼

/*
 將圖片進行base64編碼
 */
 QByteArray Widget::toBase64(const QImage &image)
 {
     //將要檢測的圖片進行BASE64編碼
     QByteArray ba;
     QBuffer buffer(&ba);
     buffer.open(QIODevice::WriteOnly);
     //以png格式將圖片數(shù)據(jù)寫入ba
     image.save(&buffer,"jpg");
 ?
     buffer.close();
     return ba.toBase64();
 }

3.3 超聲波模塊驅(qū)動代碼

#include < linux/kernel.h >
 #include < linux/module.h >
 #include < linux/miscdevice.h >
 #include < linux/fs.h >
 #include < linux/uaccess.h >
 #include < linux/io.h >
 #include < linux/irq.h >
 #include < linux/delay.h >
 #include < linux/workqueue.h >
 #include < linux/gpio.h >
 #include < mach/gpio.h >
 #include < plat/gpio-cfg.h >
 #include < linux/timer.h >
 #include < linux/wait.h >
 #include < linux/sched.h >
 #include < linux/poll.h >
 #include < linux/fcntl.h >
 #include < linux/interrupt.h >
 #include < linux/ktime.h >
 ?
 static unsigned int distance_irq; /*存放中斷號*/
 static u32 *GPB_DAT=NULL;
 static u32 *GPB_CON=NULL;
 ?
 /*
 工作隊列處理函數(shù): 
 */
 static void distance_work_func(struct work_struct *work)
 {
     u32 time1,time2;
     time1=ktime_to_us(ktime_get()); /*獲取當(dāng)前時間,再轉(zhuǎn)換為 us 單位*/
 ?
     /*等待高電平時間結(jié)束*/
     while(gpio_get_value(EXYNOS4_GPX1(0))){}
     
     time2=ktime_to_us(ktime_get()); /*獲取當(dāng)前時間,再轉(zhuǎn)換為 us 單位*/
 ?
     printk("us=%dn",time2-time1);  /*us/58=厘米*/
 }
 ?
 /*靜態(tài)方式初始化工作隊列*/
 static DECLARE_WORK(distance_work,distance_work_func);
 ?
 /*
 中斷處理函數(shù): 用于檢測超聲波測距的回波
 */
 static irqreturn_t distance_handler(int irq, void *dev)
 {
     /*調(diào)度工作隊列*/
     schedule_work(&distance_work);
     return IRQ_HANDLED;
 }
 ?
 static void distance_function(unsigned long data);
 /*靜態(tài)方式定義內(nèi)核定時器*/
 static DEFINE_TIMER(distance_timer,distance_function,0,0);
 ?
 /*內(nèi)核定時器超時處理函數(shù): 觸發(fā)超聲波發(fā)送方波*/
 static void distance_function(unsigned long data)
 {
     static u8 state=0;
     state=!state;
     
     /*更改GPIO口電平*/
     if(state)
     {
         *GPB_DAT|=1< 7;
     }
     else
     {
         *GPB_DAT&=~(1< 7);
     }
     
     /*修改定時器的超時時間*/
     mod_timer(&distance_timer,jiffies+msecs_to_jiffies(100));
 }
 ?
 static int __init tiny4412_distance_dev_init(void) 
 {
     int err;
     /*1. 映射GPIO口地址*/
     GPB_DAT=ioremap(0x11400044,4);
     GPB_CON=ioremap(0x11400040,4);
 ?
     *GPB_CON&=~(0xF< 4*7);
     *GPB_CON|=0x1< 4*7; /*配置輸出模式*/
     
     /*2. 根據(jù)GPIO口編號,獲取中斷號*/
     distance_irq=gpio_to_irq(EXYNOS4_GPX1(0));
     
     /*3. 注冊中斷*/
     err=request_irq(distance_irq,distance_handler,IRQ_TYPE_EDGE_RISING,"distance_device",NULL);
     if(err!=0)printk("中斷注冊失敗!n");
     else printk("中斷:超聲波測距驅(qū)動安裝成功!n");
 ?
     /*4. 修改定時器超時時間*/
     mod_timer(&distance_timer,jiffies+msecs_to_jiffies(100));
     
     return 0;
 }
 ?
 static void __exit tiny4412_distance_dev_exit(void) 
 {
     /*5. 注銷中斷*/
     free_irq(distance_irq,NULL);
 ?
     /*6. 停止定時器*/
     del_timer(&distance_timer);
     
     /*7. 取消IO映射*/
     iounmap(GPB_DAT);
     iounmap(GPB_CON);
     printk("中斷:超聲波測距驅(qū)動卸載成功!n");
 }
 ?
 module_init(tiny4412_distance_dev_init);
 module_exit(tiny4412_distance_dev_exit);
 MODULE_LICENSE("GPL");

審核編輯：湯梓紅