easyPR源码解析之plate

从今天开始，准备一点一点的啃代码easyPR项目。

我们先从libesypr文件下的源文件/core/plate_locate.cpp开始：

plate_locate.cpp文件中包含的头文件如下：

#include "easypr/core/plate_locate.h"
#include "easypr/core/core_func.h"
#include "easypr/util/util.h"
#include "easypr/core/params.h"

我们一个一个看，首先是plate_locate.h头文件，头文件中实际是定义一个CPlateLocate类，在类中声明类的函数，但没有定义，定义放在了plate_locate.cpp中。一般类或者结构体的声明放在头文件中，把定义实现放在源文件中，这样的文件结构便于你维护代码。如果你的程序出错了或者有什么功能需要添加修改之类的，发现main函数好长好长，要找修改的地方确实不容易。实例参见文末1：

plate_locate.h代码如下：

#ifndef EASYPR_CORE_PLATELOCATE_H_
#define EASYPR_CORE_PLATELOCATE_H_

#include "easypr/core/plate.hpp"

/*! \namespace easypr
Namespace where all the C++ EasyPR functionality resides
*/

using namespace std;

namespace easypr {

class CPlateLocate {
public:
//声明构造函数，因为没有加"{}"，就只是声明详细的构造函数定义在plate_locate.cpp中；如果加"{}"，就是定义空构造，例如CPlateLocate(){}；
CPlateLocate();

//以下皆为成员函数声明，类的成员函数的原型要写在类体中，原型说明了函数的参数表和返回值类型。而函数的定义一般在类外面（在这里，成员函数的详细定义，在plate_locate.cpp中），也可以直接在类内部定义。前者与普通函数不同的是，实现成员函数时要指明类的名称，具体形式为：返回值类型类名：：函数成员名（参数表）{函数体}；而后者一般为一些短小的函数（5行以内），也就是内联函数。在类定义中定义的成员函数把函数声明为内联的，即便没有使用 inline 标识符。（注意区分声明和定义的差别）参见文末2！

//sobelFrtSearch函数求外接矩形框，加上尺寸判断，安全旋转判断，调用sobelOper，verifySizes，calcSafeRect
int sobelFrtSearch(const Mat& src, std::vector<Rect_<float>>& outRects);

//sobelSecSearch调用sobelOper函数，得到二值图，然后求轮廓，得到外接矩形框
int sobelSecSearch(Mat& bound, Point2f refpoint,std::vector<RotatedRect>& outRects);

//也是输出矩形框，与上面的类似
int sobelSecSearchPart(Mat& bound, Point2f refpoint,std::vector<RotatedRect>& outRects);

//deskew偏斜扭正过程，调用calcSafeRect函数，其声明在core_func.h头文件中，用于实现一个安全的计算最小外接矩形Rect；调用rotation 函数进行车牌旋转，调用isdeflection完成偏斜判断与斜率计算，调用deleteNotArea函数，采用颜色特征删除不是车牌的区域，，参见车牌识别EasyPR(2)——车牌颜色定位与偏斜扭转
int deskew(const Mat& src, const Mat& src_b,std::vector<RotatedRect>& inRects, std::vector<CPlate>& outPlates,bool useDeteleArea = true, Color color = UNKNOWN);

//完成偏斜判断与斜率计算
bool isdeflection(const Mat& in, const double angle, double& slope);

//sobelOper对输入图像进行高斯平滑，Sobel边缘检测，提取垂直边缘，进行自适应阈值，并进行闭操作
int sobelOper(const Mat& in, Mat& out, int blurSize, int morphW, int morphH);

//旋转车牌
bool rotation(Mat& in, Mat& out, const Size rect_size, const Point2f center,const double angle);

void affine(const Mat& in, Mat& out, const double slope);//仿射变换

//plateColorLocate颜色定位，分为蓝，黄两种，调用colorSearch函数，调用deskew偏转矫正
int plateColorLocate(Mat src, std::vector<CPlate>& candPlates, int index = 0);

//调用sobelFrtSearch函数，又调用sobelSecSearchPart函数？？？？？？？
int plateSobelLocate(Mat src, std::vector<CPlate>& candPlates, int index = 0);

//sobelOperT函数好像和上面的sobelOper函数是一样的功能
int sobelOperT(const Mat& in, Mat& out, int blurSize, int morphW, int morphH);

//文本定位车牌，调用mserSearch函数
int plateMserLocate(Mat src, std::vector<CPlate>& candPlates, int index = 0);

//颜色搜索方法，colorSearch函数中调用了colorMatch函数，该函数声明在core_func.h头文件中，用于匹配蓝色黄色车牌，原理参见：车牌识别EasyPR(2)——车牌颜色定位与偏斜扭转
int colorSearch(const Mat& src, const Color r, Mat& out,std::vector<RotatedRect>& outRects);

//文字搜索方法，mserSearch函数声明在core_func.h ，定义在core_func.cpp,调用mserCharMatch函数，mserCharMatch函数中又使用新的类Ptr<MSER2> mser，MSER2是从OpenCV中的MSER改进得来的，参见文末8，算法原理参见：车牌识别EasyPR(5)——文字定位

int mserSearch(const Mat &src, vector<Mat>& out, vector<vector<CPlate>>& out_plateVec, bool usePlateMser, vector<vector<RotatedRect>>& out_plateRRect, int img_index = 0, bool showDebug = false);

//车牌定位综合，调用plateColorLocate/ plateSobelLocate/ plateMserLocate ，将三种方法找到的车牌区域进行合并在一起，不用担心有很多重合区域，我们采用非极大值抑制，根据置信度去除重叠框
int plateLocate(Mat, std::vector<Mat>&, int = 0);
int plateLocate(Mat, std::vector<CPlate>&, int = 0);

//通过判断矩形框的尺寸判断其是否为车牌候补，参见文末7
bool verifySizes(RotatedRect mr);

//用来修改构造函数的值，param为False，使用默认构造值，为True使用自定义的值，参见6
void setLifemode(bool param);

//以下函数直接在类中定义，属于内联函数，之所以定义内联函数，是因为内联函数的运行速度比常规函数稍快，但代价是需要占用更多内存，如果执行函数代码的时间比处理函数调用机制的时间长，则节省的时间占比很小。若代码执行时间很短，则内联函数就可以节省函数调用的时间，可以看出下列的内联函数的函数体只有1行，运行较快，定义为内联函数，可以缩短函数调用时间，同时付出的内存代价很小。from：https://www.cnblogs.com/shijingjing07/p/5523224.html

inline void setGaussianBlurSize(int param) { m_GaussianBlurSize = param; }
inline int getGaussianBlurSize() const { return m_GaussianBlurSize; }

inline void setMorphSizeWidth(int param) { m_MorphSizeWidth = param; }
inline int getMorphSizeWidth() const { return m_MorphSizeWidth; }

inline void setMorphSizeHeight(int param) { m_MorphSizeHeight = param; }
inline int getMorphSizeHeight() const { return m_MorphSizeHeight; }

inline void setVerifyError(float param) { m_error = param; }
inline float getVerifyError() const { return m_error; }
inline void setVerifyAspect(float param) { m_aspect = param; }
inline float getVerifyAspect() const { return m_aspect; }

inline void setVerifyMin(int param) { m_verifyMin = param; }
inline void setVerifyMax(int param) { m_verifyMax = param; }

inline void setJudgeAngle(int param) { m_angle = param; }

inline void setDebug(bool param) { m_debug = param; }
inline bool getDebug() { return m_debug; }

//const只是声明一个常量，static表示该常量是静态变量，只要程序不结束，该变量从声明的地方开始，一直在内存中存在不释放，对于class 中static const int 的变量，可以在类中进行初始化，并省去外部的定义(const static 与 static const 意义相同，)参见文末3！
static const int DEFAULT_GAUSSIANBLUR_SIZE = 5;
static const int SOBEL_SCALE = 1;
static const int SOBEL_DELTA = 0;
static const int SOBEL_DDEPTH = CV_16S;
static const int SOBEL_X_WEIGHT = 1; //默认对水平方向求导的标志位，可得到垂直边缘，值传入addWeighted函数中
static const int SOBEL_Y_WEIGHT = 0; //默认不对垂直方向求导，因为车头太多水平边缘。
static const int DEFAULT_MORPH_SIZE_WIDTH = 17; // 17
static const int DEFAULT_MORPH_SIZE_HEIGHT = 3; // 3
static const int WIDTH = 136;
static const int HEIGHT = 36;
static const int TYPE = CV_8UC3;
static const int DEFAULT_VERIFY_MIN = 1; // 3
static const int DEFAULT_VERIFY_MAX = 24; // 20

static const int DEFAULT_ANGLE = 60; // 30
static const int DEFAULT_DEBUG = 1;

//protected:只允许子类及本类的成员函数访问，不能被该类的对象访问，参见文末4，查看plate_locate.cpp中的函数实现会发现，下面的变量是用于定义构造函数。参见文末5
protected:

int m_GaussianBlurSize;
int m_MorphSizeWidth;
int m_MorphSizeHeight;
float m_error;
float m_aspect;
int m_verifyMin;
int m_verifyMax;
int m_angle;
bool m_debug;
};

} /*! \namespace easypr*/

#endif

文末：

1、头文件和源文件

// mesh.h
class mesh{
public:void set_a(int aa);void print_mesh();
private:int a;
};// mesh.cpp
#include "mesh.h"
#include <iostream>void mesh::set_a(int aa){a = aa;
}void mesh::print_mesh(){std::cout << a << std::endl;
}// main.cpp
#include "mesh.h"int main()
{mesh a_mesh;a_mesh.set_a( 5);a_mesh.print_mesh();return 0;
}

from：https://bbs.csdn.net/topics/390880788

2、类中成员函数声明和定义

#include <iostream>using namespace std;class Box
{public:double length;         // 长度double breadth;        // 宽度double height;         // 高度// 成员函数声明double getVolume(void);void setLength( double len );void setBreadth( double bre );void setHeight( double hei );
};// 成员函数定义
double Box::getVolume(void)
{return length * breadth * height;
}void Box::setLength( double len )
{length = len;
}void Box::setBreadth( double bre )
{breadth = bre;
}void Box::setHeight( double hei )
{height = hei;
}// 程序的主函数
int main( )
{Box Box1;                // 声明 Box1，类型为 BoxBox Box2;                // 声明 Box2，类型为 Boxdouble volume = 0.0;     // 用于存储体积// box 1 详述Box1.setLength(6.0); Box1.setBreadth(7.0); Box1.setHeight(5.0);// box 2 详述Box2.setLength(12.0); Box2.setBreadth(13.0); Box2.setHeight(10.0);// box 1 的体积volume = Box1.getVolume();cout << "Box1 的体积：" << volume <<endl;// box 2 的体积volume = Box2.getVolume();cout << "Box2 的体积：" << volume <<endl;return 0;
}

from：http://www.runoob.com/cplusplus/cpp-class-member-functions.html

3、static, const 和 static const 变量的初始化问题

const 常量的在超出其作用域的时候会被释放，但是 static 静态变量在其作用域之外并没有释放，只是不能访问。

static 修饰的是静态变量，静态函数。对于类来说，静态成员和静态函数是属于整个类的，而不是属于对象。可以通过类名来访问，但是其作用域限制于包含它的文件中。

const 常量的不变形只是针对与一个对象来说的，同一个类的不同对象的 const 常量的值可以不一样。如果想让 const 常量在类的所有实例对象的值都一样，可以用 static const (const static)，使用方式如下：

1 class A {
2     const static int num1; // 声明
3     const static int num2 = 13; // 声明和初始化
4 };
5 const int A::num1 = 12; // 定义并初始化
6 const int num2;  // 定义

上面两种方式都可以对 const static 常量进行初始化。注意，第 3 行的代码并没有对 num2 进行定义，它只是进行声明。其实这里给了值 13 也没用进行初始化，因为变量必须在定义了以后才进行初始化。

from：https://www.cnblogs.com/xiezhw3/p/4354601.html

4、 public、private、protected

数据封装是面向对象编程的一个重要特点，它防止函数直接访问类类型的内部成员。类成员的访问限制是通过在类主体内部对各个区域标记 public、private、protected 来指定的。关键字 public、private、protected 称为访问修饰符。成员和类的默认访问修饰符是 private。

4.1、公有（public）成员

公有成员在程序中类的外部是可访问的。可以不使用任何成员函数来设置和获取公有变量的值

4.2、私有成员

私有成员变量或函数在类的外部是不可访问的，甚至是不可查看的。只有类和友元函数可以访问私有成员。默认情况下，类的所有成员都是私有的。例如在下面的类中，width 是一个私有成员，这意味着，如果您没有使用任何访问修饰符，类的成员将被假定为私有成员,实际操作中，我们一般会在私有区域定义数据，在公有区域定义相关的函数，以便在类的外部也可以调用这些函数。

#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{public:double length;void setWidth( double wid );double getWidth( void ); private:double width;
};
// 成员函数定义
double Box::getWidth(void){return width ;}void Box::setWidth( double wid ){ width = wid;}
// 程序的主函数
int main( )
{Box box; // 不使用成员函数设置长度box.length = 10.0; // OK: 因为 length 是公有的cout << "Length of box : " << box.length <<endl;// 不使用成员函数设置宽度// box.width = 10.0; // Error: 因为 width 是私有的box.setWidth(10.0);  // 使用成员函数设置宽度cout << "Width of box : " << box.getWidth() <<endl;return 0;
}

4.3、保护（protected）成员

保护成员变量或函数与私有成员十分相似，但有一点不同，保护成员在派生类（即子类）中是可访问的。如果我们从父类 Box 派生了一个子类 smallBox，在这里 Box类中的保护成员 width 成员可被派生类 smallBox 的任何成员函数访问。

private: 只能由该类中的函数、其友元函数访问,不能被任何其他访问，该类的对象也不能访问.
protected: 可以被该类中的函数、子类的函数、以及其友元函数访问,但不能被该类的对象访问
public: 可以被该类中的函数、子类的函数、其友元函数访问,也可以由该类的对象访问

from：http://www.runoob.com/cplusplus/cpp-class-access-modifiers.html

5、

const float DEFAULT_ERROR = 0.9f;    // 0.6
const float DEFAULT_ASPECT = 3.75f;  // 3.75CPlateLocate::CPlateLocate() {m_GaussianBlurSize = DEFAULT_GAUSSIANBLUR_SIZE;m_MorphSizeWidth = DEFAULT_MORPH_SIZE_WIDTH;m_MorphSizeHeight = DEFAULT_MORPH_SIZE_HEIGHT;m_error = DEFAULT_ERROR;m_aspect = DEFAULT_ASPECT;m_verifyMin = DEFAULT_VERIFY_MIN;m_verifyMax = DEFAULT_VERIFY_MAX;m_angle = DEFAULT_ANGLE;m_debug = DEFAULT_DEBUG;
}

6、//用来修改构造函数的值

void CPlateLocate::setLifemode(bool param) {if (param) {setGaussianBlurSize(5);setMorphSizeWidth(10);setMorphSizeHeight(3);setVerifyError(0.75);setVerifyAspect(4.0);setVerifyMin(1);setVerifyMax(200);} else {setGaussianBlurSize(DEFAULT_GAUSSIANBLUR_SIZE);setMorphSizeWidth(DEFAULT_MORPH_SIZE_WIDTH);setMorphSizeHeight(DEFAULT_MORPH_SIZE_HEIGHT);setVerifyError(DEFAULT_ERROR);setVerifyAspect(DEFAULT_ASPECT);setVerifyMin(DEFAULT_VERIFY_MIN);setVerifyMax(DEFAULT_VERIFY_MAX);}
}

7、通过判断矩形框的尺寸判断其是否为车牌候补，返回False，或True

RotatedRect该类表示平面上的旋转矩形，有三个属性：

矩形中心点(质心)
边长(长和宽)
旋转角度

bool CPlateLocate::verifySizes(RotatedRect mr) {                   //校验车牌的尺寸float error = m_error;    //0.9// 中国车牌的一般大小是440mm*140mm宽高比aspect 为3.142857float aspect = m_aspect;   //3.75// 设置最大最小面积，删除不满足条件的矩形区域，真实车牌尺寸: 136 * 32,int min = 34 * 8 * m_verifyMin;  //m_verifyMin=1int max = 34 * 8 * m_verifyMax;  // m_verifyMax=20，自己设置的值，可修改// 设置车牌宽高比率范围，不满足这个条件的，判断为非车牌区域float rmin = aspect - aspect * error;float rmax = aspect + aspect * error;float area = mr.size.height * mr.size.width;float r = (float) mr.size.width / (float) mr.size.height;if (r < 1) r = (float) mr.size.height / (float) mr.size.width;if ((area < min || area > max) || (r < rmin || r > rmax))//如果矩形区域不满足两个条件中的任意一个，它都不是车牌区域，返回Falsereturn false;elsereturn true;
}

8、Ptr<MSER2>在core_func.cpp中使用如下，可以看出改进的MSER2，相比OpenCV的MSER，优点是可以同时输出蓝色车牌和黄色车牌的检测区域。

Ptr<MSER2> mser;mser = MSER2::create(delta, minArea, int(maxAreaRatio * imageArea));mser->detectRegions(image, all_contours.at(0), all_boxes.at(0), all_contours.at(1), all_boxes.at(1));//all_contours.at(0)放的是蓝色车牌，all_contours.at(0)放的是绿色车牌

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plate_locate.h代码如下：

文末：

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