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树莓派4B-搭建一个本地车牌识别服务器

作者：凡人多烦事01 | 2024-05-13 13:57:02

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树莓派4B-搭建一个本地车牌识别服务器

实现目标：

一、设备自启后能够获得服务的ip与端口号，用于计算机连接设备；
二、计算机可以通过服务ip与端口访问设备服务；
三、上传需要处理的数据，返回结果反馈给用户；
四、上传到服务器的数据不会导致设备内存耗尽，自动删除多余的数据；
进阶（未实现）：
五、提供用户登陆功能，设备支持唯一damin管理员用户。其他用户可注册；
六、提供登陆界面，用户通过登陆界面输入用户名与密码登录；
七、支持已处理的数据记录在设备数据库当中，提供web页面可查；
八、查询的历史数据支持查看：数据处理时间、处理前上传图片和处理后车牌结果。

使用到的工具与方法

一、systemctl自启服务
二、oled
二、python
三、flask
四、bootstrap框架
五、hyperlpr车牌识别的v1版本

实现过程：

一、配置自启服务，开机显示服务ip与端口
使用systemctl配置开机自启由oled显示ip与端口（在前面另一篇文章）。

在这里插入图片描述
二、将基于flask的web程序加入到run.sh执行脚本当中

在这里插入图片描述

前提是bootShowIP.service文件已经放到/lib/usr/systemd/system目录当中并已启用：

在这里插入图片描述

三、在将flask程序部署到树莓派上前，在本地进行了测试。
1、本地可以正常安装使用hyperlpr3，但是在设备上运行时提示由于无法安装onnxruntime导致的无法使用车牌识别功能。
2、无法安装onnxruntime可能是因为onnxruntime没有支持设备的处理器架构的版本。尝试安装hyperlpr v1成功：

python -m pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple hyperlpr
#防止下载过慢，使用-i指定下载镜像

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3、由于hyperlpr v1版本比较旧，依赖的numpy版本也比较旧，如果直接安装最新的numpy会导致无法使用：
尝试解决：

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --upgrade --force-reinstall numpy

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在这里插入图片描述

安装失败，按提示“Can't roll back numpy; was not uninstalled”，卸载pip uninstall numpy

在这里插入图片描述

卸载之后发现hyperlpr正常了，并且已经存在numpy，可能是安装了多次

在这里插入图片描述

四、测试安装的hyperlpr模块正常后，将以hyperlpr作为后端的falsk程序部署到树莓派

车牌识别系统主页：

在这里插入图片描述

提交待识别车牌：

在这里插入图片描述

获取车牌识别结果与车牌抠图：

在这里插入图片描述

所有源代码

一、项目代码目录结构：

在这里插入图片描述
目录文件夹与文件作用说明：
1、css文件夹是boostrap框架的静态文件，用于控制web页面的样式，可以从bootstrap快捷简单的获得美观的表单；
2、static文件夹是字体（目录fonts）、web页面默认展示图片(目录src)、保存用户上传图片和经过处理的图片结果保存目录（目录img）；
3、templates文件夹是web页面的html文件保存目录；
4、app.py文件是flask程序的入口函数文件；
5、mu_util.py文件是本人收集实现的一些工具函数文件；
6、plateNoRegPy.py文件是基于hyperlpr的车牌识别处理实现代码文件。

二、hyperlpr模块测试文件夹目录：

在这里插入图片描述

from hyperlpr import *
import cv2

if __name__ == '__main__':
    image = cv2.imread("test.jpg")
    # 打印识别结果
    lpr_result = HyperLPR_plate_recognition(image)
    print("[0]")
    print(lpr_result[0])
    result = lpr_result[0]
    print("plateNo:")
    print(lpr_result[0][0])
    print("location:")
    print("x1{},y1{},x2{},y2{}".format(result[2][0], result[2][1], result[2][2], result[2][3]))


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三、css文件中的文件由bootstrap中下载

在这里插入图片描述
四、static文件夹
1、fonts文件夹

在这里插入图片描述
2、img文件夹，程序第一次使用前为空

在这里插入图片描述
3、src文件夹

在这里插入图片描述
五、templates文件夹

在这里插入图片描述

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>车牌识别</title>
    <link rel="stylesheet" href="/static/css/bootstrap.css">
  <style>
    /*static 文件夹是默认用于存放静态文件的，比如 CSS、JavaScript、图片和字体文件等。
    Flask 会自动为 static 文件夹下的所有文件提供静态文件的路由，使得这些文件可以被直接访问，
    而不需要你为每个文件单独编写路由。*/
    @font-face {
        font-family: 'KingHwa'; /* 自定义字体名称 */
        /*此处将字体文件加入到static文件夹当中，就省去了编写路由的工作，ttf文件对应路由格式truetype*/
        src: url('../static/fonts/KingHwa_OldSong.ttf') format('truetype');/* 字体文件路径和格式 */
        font-weight: normal;
        font-style: normal;
    }
    body {
      background-color: rgba(173, 216, 230, 0.5); /*设置页面背景颜色*/
      font-family: "KingHwa", sans-serif; /*设置字体*/
    }
    .center-image {
      /*position: fixed;*/
      display: block;
      margin-top: 4%;
      margin-left: 40%;
      margin-right: 40%;
      border-radius: 4%; /* 设置圆角大小 */
      width: 20%; /* 你可以根据需要调整宽度 */
    }
    .center-bnt {
      /*position: fixed;*/
      display: block;
      {#margin-top: 10%;#}
      margin-top: 5%;
      margin-left: 45%;
      margin-right: 45%;
      width: 10%; /* 你可以根据需要调整宽度 */
    }
    .rounded-font {
      display: block;
      margin-top: 8%;
      border-radius: 2%; /* 设置圆角大小 */
      font-size: 360%; /* 设置字体大小 */
      text-align: center; /* 将文本居中 */
    }
    #backToTop {
      position: fixed;
      bottom: 20px;
      right: 30px;
      z-index: 99;
      border: none;
      outline: 1px solid black;/*设置轮廓*/
      background-color: rgba(0, 0, 230, 0.5);
      color: white;
      cursor: pointer;
      padding: 4px 5px;
      border-radius: 2px;/*设置圆角*/
    }
    .default-img {
      /*position: fixed;*/
      display: block;
      {#margin-top: 10%;#}
      {#margin-top: 5%;#}
      margin-left: 30%;
      margin-right: 30%;
      width: 20%; /* 你可以根据需要调整宽度 */
      border-radius: 2%;/*设置圆角*/
    }
    .back-home {
        position: fixed;
        bottom: 15px; /* 初始时，将元素移出视口 */
        right: 100px;
        /* 其他样式 */
    }
  </style>
</head>
<h1 class="rounded-font">车牌识别</h1>
<body>
{#    <form style="width:100%;margin:2% auto;" method="post">#}
{#      <button type="submit"  class="btn btn-primary center-bnt" style="font-size: 150%">提交图片文件</button>#}
{#    </form>#}
    <center>
	<div class="body-container">
		<div class="jumbotron">
		 	<form style="width:100%;margin:2% auto;" method="post" enctype = "multipart/form-data">
		 	    <h3> {{ data.success }} </h3>
	   			<input class = "btn btn-primary" type="file" name="image" accept="image/*">
	  			<input class = "btn btn-primary" type="submit">
	  		</form>
	  		<img src="static/img/{{ name }}" alt="{{ name }}" class="default-img">
	    	{% for d in data.predictions %}
	      		<h5> {{ d.label}}, 置信度:{{d.probability }}% </h5>
	    	{% endfor %}
	    </div>
	</div>
    </center>
{#    <a href="{{ url_for('process_plateReg')}}" class="back-home">返回首页</a>#}
{#  <button onclick="topFunction()" id="backToTop" title="回到顶部">#}
{#    <img src="{{ url_for('send_image', path='src/toTop.jpg') }}" alt="返回顶部">#}
{#  </button>#}
  <script>
    function topFunction() {
      window.scrollTo(0, 0);
    }
  </script>
</body>
</html>

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六、app.py

from flask import Flask,render_template,request,redirect,send_file
import os
import plateNoRegPy

app = Flask(__name__)

# 设置配置
UPLOAD_FOLDER = os.path.join(app.root_path, 'static', 'img')
app.config['UPLOAD_FOLDER'] = UPLOAD_FOLDER
SOURCE_FOLDER = os.path.join(app.root_path, 'static', 'src')
app.config['SOURCE_FOLDER'] = SOURCE_FOLDER
# 注册路由和其他配置
app.register_blueprint(plateNoRegPy.blueprint)  # 车牌图片识别蓝图注册

@app.route('/src/<path:path>')#网页的所有文件都是来自服务器
def send_image(path):
    return send_file(path, mimetype='image/jpeg')

@app.route('/')
def hello_world():  # put application's code here
    return redirect('/plateReg')#跳转车牌识别
    return 'Hello World!'


if __name__ == '__main__':
    # app.run()
    app.run(host='0.0.0.0', port=8000)#服务访问ip与端口


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七、plateNoRegPy.py

# 功能实现模型来源
# hyperlpr3在树莓派上可能无法安装 https://github.com/szad670401/HyperLPR?tab=readme-ov-file
# https://github.com/szad670401/HyperLPR/tree/v1
import cv2
# import hyperlpr3 as lpr3
from hyperlpr import *
from PIL import Image
from flask import request, url_for, render_template, redirect, Blueprint, current_app
from my_util import Logger, copy_file, delete_files
import os
import random

# initialize our Flask application and the lpr object
blueprint = Blueprint('processPlatNoImg', __name__)

lprObject = None
loger = Logger()
default_pic_name = "defaultPlate.jpg"

def init_default_source():
    # 删除多余的图片
    max_files_allowed = 30 #后续拷贝一个默认图片，加上上传图片，实际文件夹当中有32个文件
    delete_files(current_app.config['UPLOAD_FOLDER'], max_files_allowed)
    # 默认图片拷贝
    source_path = os.path.join(current_app.config['SOURCE_FOLDER'], default_pic_name)
    dest_path = os.path.join(current_app.config['UPLOAD_FOLDER'], default_pic_name)
    if not os.path.exists(dest_path) or not os.path.isfile(dest_path):
        copy_file(source_path, dest_path)

# Instantiate object
def load_object():
    # 默认图片拷贝
    source_path = os.path.join(current_app.config['SOURCE_FOLDER'], default_pic_name)
    dest_path = os.path.join(current_app.config['UPLOAD_FOLDER'], default_pic_name)
    copy_file(source_path, dest_path)
    global lprObject
    lprObject = HyperLPR_plate_recognition

'''
def load_object3():
    # 默认图片拷贝
    source_path = os.path.join(current_app.config['SOURCE_FOLDER'], default_pic_name)
    dest_path = os.path.join(current_app.config['UPLOAD_FOLDER'], default_pic_name)
    copy_file(source_path, dest_path)
    global lprObject
    lprObject = lpr3.LicensePlateCatcher()
'''

def prepare_image(image):
    loger.debug("Preparing image"+image)
    image = cv2.imread(image)
    return image

def crop_image(image1, image2, x1, y1, x2, y2):
    # 打开图片
    img = Image.open(image1)
    # 截取图片，参数为左上角和右下角的坐标
    cropped_img = img.crop((x1, y1, x2, y2))
    # 保存截取的图片
    cropped_img.save(image2)
    
    loger.debug("recognize plateNo: " + image2)

@blueprint.route('/plateReg', methods=['GET', 'POST'])  # 访问的路径
def process_plateReg():
    init_default_source()
    data = {"success": "未上传"}
    title = "Upload an image"
    name = default_pic_name
    if request.method == "POST":
        if request.files.get("image"):

            image1 = request.files["image"]
            imagePath = os.path.join(current_app.config['UPLOAD_FOLDER'], image1.filename)
            image = image1.save(imagePath)
            loger.debug("接受车牌图片路径"+imagePath)

            processed_image = prepare_image(imagePath)

            data["predictions"] = []
            
            '''
            try:
                if lprObject == None:
                    load_object3()
                    loger.info("lpr object not initialzed")
                lpr3_results = lprObject(processed_image)
            except Exception as e:
                print("Exception  load hyperlpr3", e)
            '''
                
            try:
                if lprObject == None:
                    load_object()
                    loger.info("lpr object not initialzed")
                lpr_results = lprObject(processed_image)
            except Exception as e:
                print("Exception load hyperlpr", e)
                lpr_results = ""

            if len(lpr_results):
                print("lpr_results:")
                print(lpr_results[0])
                
                result = lpr_results[0]
                # image2Name = "outputPlatNo"
                image2Name = result[0] + ".jpg"
                image2 = os.path.join(current_app.config['UPLOAD_FOLDER'], image2Name)
                    
                crop_image(imagePath, image2, result[2][0], result[2][1], result[2][2], result[2][3])
                
                r = {"label": result[0], "probability": int(100*result[1])}
            else:
                image2Name = image1.filename
                r = {"label": "unkonw", "probability": int(0)}

            data["predictions"].append(r)

            # indicate that the request was a success
            data["success"] = "已上传"
            title = "predict"

            return render_template('plateNoReg.html', data=data, title=title, name=image2Name)
    return render_template('plateNoReg.html', data=data, title=title, name=name)

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八、my_util.py

import os
import sys
import time
import shutil
import logging
import time
from datetime import datetime

#进度条
def print_progress_bar(iteration, total, prefix='', suffix='', decimals=1, length=100, fill='█', print_end="\r"):
    """
    调用在Python终端中打印自定义进度条的函数
    iteration - 当前迭代（Int）
    total - 总迭代（Int）
    prefix - 前缀字符串（Str）
    suffix - 后缀字符串（Str）
    decimals - 正数的小数位数（Int）
    length - 进度条的长度（Int）
    fill - 进度条填充字符（Str）
    print_end - 行尾字符（Str）
    """
    percent = ("{0:." + str(decimals) + "f}").format(100 * (iteration / float(total)))
    filled_length = int(length * iteration // total)
    bar = fill * filled_length + '-' * (length - filled_length)
    print(f'\r{prefix} |{bar}| {percent}% {suffix}', end=print_end)
    # 打印新行，完成进度条
    if iteration == total:
        print()

class Logger(object):
    """
    终端打印不同颜色的日志
    """
    ch = logging.StreamHandler()  # 创建日志处理器对象，在__init__外创建，是类当中的静态属性，不是__init__中的实例属性

    # #创建静态的日志处理器可以减少内存消耗

    # # 创建 FileHandler 实例，指定日志文件路径
    # ch = logging.FileHandler(filename='app1.log')

    def __init__(self):
        self.logger = logging.getLogger()  # 创建日志记录对象
        self.logger.setLevel(logging.DEBUG)  # 设置日志等级info，其他低于此等级的不打印

    def debug(self, message):
        self.fontColor('\033[0;37m%s\033[0m')
        self.logger.debug(message)

    def info(self, message):
        self.fontColor('\033[0;32m%s\033[0m')
        self.logger.info(message)

    def warning(self, message):
        self.fontColor('\033[0;33m%s\033[0m')
        self.logger.warning(message)

    def error(self, message):
        self.fontColor('\033[0;31m%s\033[0m')
        self.logger.error(message)

    def fontColor(self, color):
        formatter = logging.Formatter(color % '%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')  # 控制日志输出颜色
        self.ch.setFormatter(formatter)
        self.logger.addHandler(self.ch)  # 向日志记录对象中加入日志处理器对象


def delete_files(folder_path, max_files):
    """
    监控指定文件夹中的文件数量，并在超过max_files时删除最旧的文件。
    """
    print("进入删除图片文件夹"+folder_path)
    print("需要删除文件数量")
    print(max_files)
    if True:
        # 获取文件夹中的文件列表
        files = os.listdir(folder_path)
        file_count = len(files)
        print(f"当前文件夹 {folder_path} 中的文件数量: {file_count}")

        # 如果文件数量超过max_files，则删除最旧的文件
        if file_count > max_files:
            # 获取文件夹中所有文件的完整路径，并带上修改时间
            file_paths_with_mtime = [(os.path.join(folder_path, f), os.path.getmtime(os.path.join(folder_path, f))) for
                                     f in files]
            # 按修改时间排序
            sorted_files = sorted(file_paths_with_mtime, key=lambda x: x[1])

            # 删除最旧的文件，直到文件数量在阈值以下
            for file_path, mtime in sorted_files[:file_count - max_files]:
                try:
                    os.remove(file_path)
                    print(f"已删除文件: {file_path}")
                except OSError as e:
                    print(f"删除文件时出错: {e.strerror}")

def copy_file(src, dst):
    shutil.copy2(src, dst)  # copy2会尝试保留文件的元数据


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