TensorFlow入门教程(29)车牌识别之使用DenseNet+CTC模型进行文字识别(五)_tensorflow rnn 车架号

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#作者：韦访
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#欢迎大家一起学习
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1、概述

前面几讲，我们已经实现了对车牌的检测，现在就来实现对检测出来的车牌进行文字识别。

环境配置：

操作系统：Ubuntu 64位

显卡：GTX 1080ti

Python：Python3.7

TensorFlow：2.3.0

2、车牌数据集制作

因为只是教程，所以，还是使用CCPD2019数据集，但是需要我们进行预处理，以加快模型的训练速度。由前面的教程可知，我们EAST模型检测出来的是车牌的最小外接矩形，所以，我们先写个制作数据集的代码，目的是将CCPD2019数据集中车牌的最小外接矩形剪切出来并保存成图片文件，这样我们在训练的时候就不用重复操作这个预处理过程。首先导入CCPD的图片路径到列表中，代码如下，

'''
从txt文本中获取图片路径
'''
def get_iamges_from_txt(data_path, filename):
    files = []
    with open(filename, "r") as fd:
        lines = fd.readlines()
        for line in lines: 
            line = line.strip()   
            if len(line) > 0:  
                files.append(os.path.join(data_path, line))
    return files

然后，遍历这个列表，先根据文件名得到车牌的车牌号和四个顶点坐标。需要注意的是，我们不完全使用这四个顶点的坐标，因为正常情况下，这四个顶点是刚好把车牌截取出来，但是，由于EAST检测车牌的时候，多少会存在一点偏差，即，可能多截或少截了车牌的一部分内容。所以，我们也要模仿这种偏差，在不影响识别的前提下，随机多截或少截车牌内容，代码如下，

def get_plate_poly(parts):
    text_polys = []
    
    # get plate poly
    polys_part = parts[3].split("_")
    poly = []
    for p in polys_part:
        poly.append(p.split("&"))
    text_polys.append(np.asarray(poly).astype(np.int32))
    return text_polys
 
# 随机缩放车牌坐标
def get_plate_poly_random_scale(parts, image):
    h, w, _ = image.shape
    text_polys = get_plate_poly(parts)
    text_poly = text_polys[0]
    rect_w = np.abs(text_poly[1][0] - text_poly[0][0])
    rect_h = np.abs(text_poly[3][1] - text_poly[0][1])
    min_scale_ratio = 0.05
    max_scale_ratio = 0.08
    p0 = [np.clip(text_poly[0][0]+np.random.randint(-int(rect_w*min_scale_ratio), int(rect_w*max_scale_ratio)), 0, w), np.clip(text_poly[0][1]+np.random.randint(-int(rect_h*min_scale_ratio), int(rect_h*max_scale_ratio)), 0, h)]
    p1 = [np.clip(text_poly[1][0]+np.random.randint(-int(rect_w*max_scale_ratio), int(rect_w*min_scale_ratio)), 0, w), np.clip(text_poly[1][1]+np.random.randint(-int(rect_h*min_scale_ratio), int(rect_h*max_scale_ratio)), 0, h)]
    p2 = [np.clip(text_poly[2][0]+np.random.randint(-int(rect_w*max_scale_ratio), int(rect_w*min_scale_ratio)), 0, w), np.clip(text_poly[2][1]+np.random.randint(-int(rect_h*max_scale_ratio), int(rect_h*min_scale_ratio)), 0, h)]
    p3 = [np.clip(text_poly[3][0]+np.random.randint(-int(rect_w*min_scale_ratio), int(rect_w*max_scale_ratio)), 0, w), np.clip(text_poly[3][1]+np.random.randint(-int(rect_h*max_scale_ratio), int(rect_h*min_scale_ratio)), 0, h)]
 
    if DEBUG:
        cv2.circle(image, tuple(p1), 10, (0,255,0), 4)    
    random_polys = np.asarray([[p0, p1, p2, p3]]).astype(np.int32)
    
    return random_polys
 
# 根据文件名获取车牌四个顶点的坐标，因为EAST检测出来的车牌不一定很完美，
# 所以这里在识别的任务中，就模仿这种不完美，对车牌进行随机的缩放
def get_plate_attribute(filename, image):    
    parts = filename.split("-")    
    if np.random.random() < 5./10:
        text_polys = get_plate_poly_random_scale(parts, image)    
    else:        
        text_polys = get_plate_poly(parts)    
    number = get_plate_number(parts)
    # print("number_part:", number)
    return np.array(text_polys, dtype=np.float32), number

得到车牌四个顶点的坐标以后，先求这个四个顶点的最小外接矩形，

'''
求四边形的最小外接矩形
'''
def get_min_area_rect(poly):
    rect = cv2.minAreaRect(poly)
    box = cv2.boxPoints(rect)
    return box, rect[2]

然后再对顶点排序，p0对应左上角，p1对应右上角，p2对应右下角，p3对应左下角，并求出p2_p3这条边相对x轴的夹角，

'''
对矩形的顶点进行排序，排序后的结果是，p0-左上角，p1-右上角，p2-右下角，p3-左下角
矩形与水平轴的夹角，即为p2_p3边到x轴的夹角，以逆时针为正，顺时针为负
'''
def sort_poly_and_get_angle(poly, image=None):    
    # 先找到矩形最底部的顶点
    p_lowest = np.argmax(poly[:, 1])
 
    if np.count_nonzero(poly[:, 1] == poly[p_lowest, 1]) == 2:
        # 如果矩形底部的边刚好与x轴平行
        # 这种情况下，x坐标加y坐标之和最小的顶点就是左上角的顶点，即p0
        p0_index = np.argmin(np.sum(poly, axis=1))
        p1_index = (p0_index + 1) % 4
        p2_index = (p0_index + 2) % 4
        p3_index = (p0_index + 3) % 4
        return poly[[p0_index, p1_index, p2_index, p3_index]], 0.
    else:        
        # 如果矩形底部与x轴有夹角
        # 找到最底部顶点的右边的第一个顶点
        p_lowest_right = (p_lowest - 1) % 4    
        # 求最底部顶点与其右边第一个顶点组成的边与x轴的夹角                
        angle = np.arctan(-(poly[p_lowest][1] - poly[p_lowest_right][1])/(poly[p_lowest][0] - poly[p_lowest_right][0] + 1e-5))        
        # 下面的代码其实自己画个图就很好理解了
        if angle > np.pi/4:    
            # 如果这个夹角大于45度，那么，最底部的顶点为p2顶点        
            p2_index = p_lowest
            p1_index = (p2_index - 1) % 4
            p0_index = (p2_index - 2) % 4
            p3_index = (p2_index + 1) % 4
            # 这种情况下，p2-p3边与x轴的夹角就为-(np.pi/2 - angle)
            return poly[[p0_index, p1_index, p2_index, p3_index]], -(np.pi/2 - angle)
        else:
            # 如果这个夹角小于等于45度，那么，最底部的顶点为p3顶点
            p3_index = p_lowest
            p0_index = (p3_index + 1) % 4
            p1_index = (p3_index + 2) % 4
            p2_index = (p3_index + 3) % 4
            return poly[[p0_index, p1_index, p2_index, p3_index]], angle

然后就是截取车牌，因为车牌可能是斜的，所以，要先将图片根据我们上面求得的夹角旋转，经过旋转以后，车牌的最小外接矩形就会是水平的，这样我们就可以截取了，

# 将车牌裁剪出来，因为车牌有可能是斜的，所以要先将图片旋转到车牌的矩形框为水平时，再裁剪，

# 将车牌裁剪出来，因为车牌有可能是斜的，所以要先将图片旋转到车牌的矩形框为水平时，再裁剪
def crop_plate(image, angle, p0, p1, p2, p3):
    # DEBUG = True
    angle = -angle * (180 / math.pi)
    # print("angle:", angle)    
    h, w, _ = image.shape
    rotate_mat = cv2.getRotationMatrix2D((w / 2, h / 2), angle, 1)  # 按angle角度旋转图像
    h_new = int(w * np.fabs(np.sin(np.radians(angle))) + h * np.fabs(np.cos(np.radians(angle))))
    w_new = int(h * np.fabs(np.sin(np.radians(angle))) + w * np.fabs(np.cos(np.radians(angle))))
 
    rotate_mat[0, 2] += (w_new - w) / 2
    rotate_mat[1, 2] += (h_new - h) / 2
    rotated_image = cv2.warpAffine(image, rotate_mat, (w_new, h_new), borderValue=(255, 255, 255))
    
    # 旋转后图像的四点坐标
    [[p1[0]], [p1[1]]] = np.dot(rotate_mat, np.array([[p1[0]], [p1[1]], [1]]))
    [[p3[0]], [p3[1]]] = np.dot(rotate_mat, np.array([[p3[0]], [p3[1]], [1]]))
    [[p2[0]], [p2[1]]] = np.dot(rotate_mat, np.array([[p2[0]], [p2[1]], [1]]))
    [[p0[0]], [p0[1]]] = np.dot(rotate_mat, np.array([[p0[0]], [p0[1]], [1]]))
 
    if DEBUG:
        cv2.circle(rotated_image, tuple(p0), 10, (0,255,0), 4)
        cv2.circle(rotated_image, tuple(p1), 10, (0,0,255), 4)
        cv2.imshow('image',  image)
        cv2.imshow('rotateImg2',  rotated_image)
        cv2.waitKey(0)
 
    crop_image = rotated_image[int(p0[1]):int(p3[1]), int(p0[0]):int(p1[0])]
 
    return crop_image

得到车牌图片以后，保存即可。

这样，我们就得到了两个文件夹和一个TXT文本文件，如下图所示，

其中，train和val文件夹下保存的是车牌图片，train.txt和val.txt文件则是这些车牌图片的索引和其对应的车牌号，用逗号隔开，如下图所示，

3、CRNN

数据集做好以后，我们先来看CRNN的论文，我们模型就是基于它的思想。

论文链接：https://arxiv.org/abs/1507.05717

直接看网络结构，

如上图所示，模型主要由三部分构成：卷积层、循环层和转录层。

卷积层主要做特征提取的工作。循环层则由一个双向循环神经网络构成，用来预测标签分布。最后一层转录层则有CTC来完成。知道这个模型的结构就可以了，我们不完全按照它的来，直接用DenseNet+CTC就可以完成文字的识别，当然也可以用DenseNet+BiRNN+CTC，我们两个模型都实现。

4、数据增强

数据增强部分，我们对图片做随机缩放、随机改变亮度和随机小角度旋转的操作，代码如下，

'''
随机缩放图片
'''
def random_scale_image(image):
    random_scale = np.array([0.5, 0.75, 1., 1.25, 1.5])    
    rd_scale = np.random.choice(random_scale)
    x_scale_variation = np.random.randint(-10, 10) / 100.
    y_scale_variation = np.random.randint(-10, 10) / 100.
    x_scale = rd_scale + x_scale_variation
    y_scale = rd_scale + y_scale_variation
    image = cv2.resize(image, dsize=None, fx=x_scale, fy=y_scale)
    return image
 
'''
随机改变亮度
'''
def random_brightness(image):        
    random_delta = np.random.randint(60, 140) / 100.
    random_bias = np.random.randint(10, 30)
    image = np.uint8(np.clip((image*random_delta+random_bias), 0, 255))                                   
    return image
 
'''
随机旋转
'''
def random_rotate(images):
    h, w, _ = images.shape
    random_angle =  np.random.randint(-15,15)
    random_scale =  np.random.randint(8,10) / 10.0
    mat_rotate = cv2.getRotationMatrix2D(center=(w*0.5, h*0.5), angle=random_angle, scale=random_scale)
    images = cv2.warpAffine(images, mat_rotate, (w, h))
    return images

为了能进行批量训练，将输入图片的大小固定，但不是直接将图片缩放至固定大小（避免车牌图片的严重变形），而是按比例进行缩放，CRNN模型要求输入图片的高度是固定的，宽度随意。所以，我们先根据原车牌图片的按比例缩放至固定高度，然后再对宽度进行填充，代码如下，

def resize(image, FLAGS):
    h, w, _ = image.shape
    scale = h / float(FLAGS.input_size_h)
    new_w = int(np.around(w / scale))
    new_w = np.where(new_w > FLAGS.input_size_w, FLAGS.input_size_w, new_w)
    black_image = np.zeros((FLAGS.input_size_h, FLAGS.input_size_w, 3), dtype=np.uint8)
    resize_image = cv2.resize(image, (new_w, FLAGS.input_size_h))    
    # print("black_image:", black_image.shape, " image:", image.shape, " resize_image:", resize_image.shape)
    new_h, new_w, _ = resize_image.shape
    start_w = np.where(new_w+10>FLAGS.input_size_w, 0, 10)
    black_image[:new_h,start_w:new_w+start_w,:] = resize_image[:new_h,:new_w,:]
    # cv2.imshow("resize_image", resize_image)
    # cv2.imshow("black_image", black_image)
    # cv2.waitKey(0)
    return black_image

5、导入字符数据

跟语音识别一样，文字识别也需要将所有待识别的文字（外加一个空格符，当然也可以不用空格符）放到一个文件中，一行一个字符，如下图所示，

我们先将上面的文件以字典的形式导入，这样我们后面才能将车牌号转成向量的形式，代码如下，

'''
导入车牌包含的字符，以字典的形式返回
'''
def get_char_vector(filename):    
    char_list = []
   
    with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as fd:
        lines = fd.readlines()
        for line in lines:
            char_list.append(line.strip("\n"))
    vector = dict(zip(char_list, range(len(char_list))))    
    return vector, char_list

接着将数据集中所有图片路径和对应的车牌号导入列表中，这里车牌号是以向量的形式保存，代码如下，

def get_images(filename, char_vector):
    root_dir,_ = os.path.split(filename)
    images_list = []
    labels_list = []
    with open(filename, "r") as fd:
        lines = fd.readlines()
        for line in lines:
            line = line.strip().split(",")
            if len(line) == 2:
                images_list.append(os.path.join(root_dir, line[0]))
                # print("line[1]:", line[1])
                labels_list.append([char_vector[i] for i in line[1]])
                # break
    # print("labels_list:", labels_list)
    randnum = random.randint(0,100)
    random.seed(randnum)
    random.shuffle(images_list)
    random.seed(randnum)
    random.shuffle(labels_list)
    return np.asarray(images_list), np.asarray(labels_list)

6、操作数据集

我们这里以tf.keras.utils.Sequence类来操作数据集，对这个类不熟悉的话，可以看看我另一篇博客（https://blog.csdn.net/rookie_wei/article/details/100013787），导入数据的代码我就不多解释了，重点来看__getitem__函数，代码如下，

    def __getitem__(self, index):
        if self.subset == "train": 
            batch_filename = self.train_filelist[index * self.FLAGS.batch_size : (index + 1) * self.FLAGS.batch_size]
            batch_label = self.train_labellist[index * self.FLAGS.batch_size : (index + 1) * self.FLAGS.batch_size]
        else:
            batch_filename = self.valid_filelist[index * self.FLAGS.batch_size : (index + 1) * self.FLAGS.batch_size]
            batch_label = self.valid_labellist[index * self.FLAGS.batch_size : (index + 1) * self.FLAGS.batch_size]
        
        images = []
        labels = []
        input_lengths = []
        label_lenghts = []
        for filename, label in zip(batch_filename, batch_label):
            image = preprocess(filename, self.FLAGS)
            images.append(image)
            labels.append(label)
            # ctc 输入长度
            input_lengths.append([self.FLAGS.ctc_input_lengths])
            # 文本长度
            label_lenghts.append([len(label)])
 
        images = np.asarray(images)
        labels = np.asarray(labels)
        input_lengths = np.asarray(input_lengths)
        label_lenghts = np.asarray(label_lenghts)
        inputs = {
                    'input_image': images,
                    'labels': labels,
                    'input_length': input_lengths,
                    'label_length': label_lenghts,
                }
        outputs = {'ctc': np.zeros([self.FLAGS.batch_size])}
       
        return (inputs, outputs)

主要是看返回的inputs和outputs的形式，之所以这样返回数据，是因为求CTC loss时，需要我们传入这些数据。

7、网络模型

网络模型就非常简单了，先来看DenseNet的，代码如下，

def densenet169(FLAGS, num_classes):
    input_shape = (FLAGS.input_size_h, None, 3)
    input = tf.keras.layers.Input(shape=input_shape, name='input_image')   
    x = tf.keras.applications.densenet.preprocess_input(input) 
    x = tf.keras.applications.DenseNet169(include_top=False, weights='imagenet')(x)
    x = tf.keras.layers.Dropout(0.2)(x)
    x = tf.keras.layers.BatchNormalization(axis=-1, epsilon=1.1e-5)(x)
    x = tf.keras.layers.Activation('relu')(x)
    x = tf.keras.layers.Permute((2, 1, 3), name='permute')(x)
    x = tf.keras.layers.TimeDistributed(tf.keras.layers.Flatten(), name='flatten')(x)    
    y_pred = tf.keras.layers.Dense(num_classes, name='out', activation='softmax')(x)
    model = tf.keras.Model(inputs=input, outputs=y_pred)
    model.summary()
    return model, y_pred, input

这里直接用keras定义好的DenseNet169，如果想在DenseNet后再加一个双向循环神经网络也可以用下面的代码，

def densenet169_BiGRU(FLAGS, num_classes):
    input_shape = (FLAGS.input_size_h, None, 3)
    input = tf.keras.layers.Input(shape=input_shape, name='input_image')
    x = tf.keras.applications.densenet.preprocess_input(input)
    x = tf.keras.applications.DenseNet169(include_top=False, weights='imagenet')(x)
    x = tf.keras.layers.Dropout(0.2)(x)
    x = tf.keras.layers.BatchNormalization(axis=-1, epsilon=1.1e-5)(x)
    x = tf.keras.layers.Activation('relu')(x)
    x = tf.keras.layers.Permute((2, 1, 3), name='permute')(x)
    x = tf.keras.layers.TimeDistributed(tf.keras.layers.Flatten(), name='flatten')(x)
    x = tf.keras.layers.Bidirectional(tf.keras.layers.GRU(512, return_sequences=True, implementation=2), name='blstm')(x)      
    y_pred = tf.keras.layers.Dense(num_classes, name='out', activation='softmax')(x)
    model = tf.keras.Model(inputs=input, outputs=y_pred)
    model.summary()
    return model, y_pred, input

如果你不想用整个DenseNet，只想用它到某些层的特征，就可以用下面的代码，

def densenet88(FLAGS, num_classes):    
    input_shape = (FLAGS.input_size_h, None, 3)    
    input = tf.keras.layers.Input(shape=input_shape, name='input_image')    
    basemodel = tf.keras.applications.DenseNet121(input_tensor=input, include_top=False, weights='imagenet')    
    x = basemodel.get_layer('pool4_pool').output 
    x = tf.keras.layers.Dropout(0)(x)
    x = tf.keras.layers.BatchNormalization(axis=-1, epsilon=1.1e-5)(x)
    x = tf.keras.layers.Activation('relu')(x)
    x = tf.keras.layers.Permute((2, 1, 3), name='permute')(x)
    x = tf.keras.layers.TimeDistributed(tf.keras.layers.Flatten(), name='flatten')(x)     
    y_pred = tf.keras.layers.Dense(num_classes, name='out', activation='softmax')(x)
    model = tf.keras.Model(inputs=input, outputs=y_pred)
    model.summary()    
    return model, y_pred, input

其中，num_classes是车牌号包含的字符个数加一，这个1是预留给CTC的Blank的。定义完DenseNet后，我们来看CTC的定义，代码如下，

def ctc_lambda_func(args):
    y_pred, labels, input_length, label_length = args
    return tf.keras.backend.ctc_batch_cost(labels, y_pred, input_length, label_length)
 
def get_models(FLAGS, num_classes):
    densenet_model, y_pred, input = densenet(FLAGS, num_classes)
 
    labels = tf.keras.layers.Input(name='labels', shape=[None], dtype='float32')
    input_length = tf.keras.layers.Input(name='input_length', shape=[1], dtype='int64')
    label_length = tf.keras.layers.Input(name='label_length', shape=[1], dtype='int64')
 
    ctc_loss = tf.keras.layers.Lambda(ctc_lambda_func, output_shape=(1,), name='ctc')([y_pred, labels, input_length, label_length])
 
    ctc_model = tf.keras.Model(inputs=[input, labels, input_length, label_length], outputs=ctc_loss)
    ctc_model.compile(loss={'ctc': lambda y_true, y_pred: y_pred}, optimizer='adam', metrics=['accuracy'])
    ctc_model.summary()
    return densenet_model, ctc_model

可以看到，CTC模型的输入格式刚好跟我们在做数据处理时的输出一致。

8、训练

接下来就是训练了，也是比较简单，直接用fit函数即可，先来试试DenseNet169+CTC的，训练代码如下，

def main(_):
        
    train_ds = Plate_Dataset(FLAGS, "train")
    valid_ds = Plate_Dataset(FLAGS, "valid")
    
    num_classes = train_ds.get_num_classes() + 1
    checkpoint_path = os.path.join(FLAGS.checkpoint_path, FLAGS.densenet_model_net, "plate-densenet-{epoch:04d}.ckpt")
    checkpoint = tf.keras.callbacks.ModelCheckpoint(filepath=checkpoint_path, save_freq=100,
                        monitor='val_loss', save_best_only=False, save_weights_only=True)
 
    lr_schedule = lambda epoch: FLAGS.learning_rate * 0.4**epoch
    learning_rate = np.array([lr_schedule(i) for i in range(10)])
    changelr = tf.keras.callbacks.LearningRateScheduler(lambda epoch: float(learning_rate[epoch]))
    earlystop = tf.keras.callbacks.EarlyStopping(monitor='val_loss', patience=2, verbose=1)
    tensorboard = tf.keras.callbacks.TensorBoard(log_dir=FLAGS.tensorboard_dir, write_graph=True, update_freq=100)
    
    _, model = get_models(FLAGS, num_classes)
                    
    checkpoint_dir = os.path.dirname(checkpoint_path)
    latest_ckpt = tf.train.latest_checkpoint(checkpoint_dir)
    latest_epoch = 0
    if latest_ckpt:
        print("---------------load_weights--------------------")
        model.load_weights(latest_ckpt)
        epoch_index_start = latest_ckpt.rfind("-")
        epoch_index_end = latest_ckpt.rfind(".ckpt")
        latest_epoch = int(latest_ckpt[epoch_index_start+1:epoch_index_end])
        print("latest_epoch:", latest_epoch)
 
    steps_per_epoch = train_ds.get_lenght()   
    validation_steps =  100
    model.fit(train_ds,     
        epochs = FLAGS.epochs,
        initial_epoch = latest_epoch,
        validation_data = valid_ds,
        steps_per_epoch = steps_per_epoch,
        validation_steps = validation_steps,
        callbacks = [checkpoint, earlystop, changelr, tensorboard])
    h5_path = os.path.join("models", "plate-"+FLAGS.densenet_model_net+".h5")
    model.save(h5_path)

运行结果，

可以看到，验证集的准确率高达0.9837。

9、验证模型

准确率是否真有上面的那么好呢？我们随机从验证集中拷贝一些图片来测试看看，测试代码如下，

def pading_plate_width(image):
    h, w, _ = image.shape
    new_w = np.where(FLAGS.input_size_w > w+20, FLAGS.input_size_w, w+20)
    new_image = np.zeros((h, new_w, 3), dtype=np.uint8)
    start_w = 10
    new_image[:h,start_w:w+start_w,:] = image[:h,:w,:]
    return new_image
 
'''
随机旋转，这里不旋转一下识别效果反而降低，可能是训练的时候大部分都旋转的原因
'''
def random_rotate(images):
    h, w, _ = images.shape
    random_angle =  np.random.randint(-15,15)
    random_scale =  np.random.randint(8,10) / 10.0
    mat_rotate = cv2.getRotationMatrix2D(center=(w*0.5, h*0.5), angle=random_angle, scale=random_scale)
    images = cv2.warpAffine(images, mat_rotate, (w, h))
    return images
 
def resize(image):
    image = random_rotate(image)
    h, w, _ = image.shape    
    new_w = np.around(w / (h/FLAGS.input_size_h)).astype(np.int32)    
    image = cv2.resize(image, (new_w, FLAGS.input_size_h))
    image = pading_plate_width(image)
    # cv2.imshow("image", image)    
    image = image[np.newaxis,:,:,:]
    return image
 
def get_images(data_path):
    files = []  
    for ext in ['jpg', 'png', 'jpeg']:
        files.extend(glob.glob(os.path.join(data_path, '*.{}'.format(ext))))    
    return files
 
def decode(pred, char_list, num_classes):
    plate_char_list = []
    pred_text = pred.argmax(axis=2)[0]
    # print("pred_text:", pred_text, " char_list len:", len(char_list))
    for i in range(len(pred_text)):
        if pred_text[i] != num_classes - 1 and ((not (i > 0 and pred_text[i] == pred_text[i - 1])) or (i > 1 and pred_text[i] == pred_text[i - 2])):
            plate_char_list.append(char_list[pred_text[i]])
    return u''.join(plate_char_list)  
 
def main(_):
    _,char_list = get_char_vector(FLAGS.char_filename)
    
    num_classes = len(char_list) + 1
    model,_,_ = densenet(FLAGS, num_classes)
    
    h5_path = os.path.join("models", "plate-"+FLAGS.densenet_model_net+".h5")    
    if os.path.exists(h5_path):
        print("---------------load_weights--------------------")
        model.load_weights(h5_path)
 
    image_filenames = get_images("test_images/input")    
    for filename in image_filenames:
        image = cv2.imread(filename)
        _, y_label = get_plate_attribute(filename, image)
        resized_image = resize(image)
        y_pred = model.predict(resized_image)
        pre_plate = decode(y_pred, char_list, num_classes)
        print("y_label:", y_label, " y_pred:", pre_plate)
        # cv2.imshow("image", image)
        # cv2.waitKey(0)

运行结果，

10、验证模型在CCDP数据集的准确率

最后，我们自己写个代码，在CCDP数据集的训练集和测试集中验证一下模型的准确率，代码如下，

def pading_plate_width(image):
    h, w, _ = image.shape
    new_w = np.where(FLAGS.input_size_w > w+20, FLAGS.input_size_w, w+20)
    new_image = np.zeros((h, new_w, 3), dtype=np.uint8)
    start_w = 10
    new_image[:h,start_w:w+start_w,:] = image[:h,:w,:]
    return new_image
 
'''
随机旋转，这里不旋转一下识别效果反而降低，可能是训练的时候大部分都旋转的原因
'''
def random_rotate(images):
    h, w, _ = images.shape
    random_angle =  np.random.randint(-15,15)
    random_scale =  np.random.randint(8,10) / 10.0
    mat_rotate = cv2.getRotationMatrix2D(center=(w*0.5, h*0.5), angle=random_angle, scale=random_scale)
    images = cv2.warpAffine(images, mat_rotate, (w, h))
    return images
 
def resize(image):
    image = random_rotate(image)
    h, w, _ = image.shape    
    new_w = np.around(w / (h/FLAGS.input_size_h)).astype(np.int32)    
    image = cv2.resize(image, (new_w, FLAGS.input_size_h))
    image = pading_plate_width(image)
    # cv2.imshow("image", image)    
    image = image[np.newaxis,:,:,:]
    return image
 
def decode(pred, char_list, num_classes):
    plate_char_list = []
    pred_text = pred.argmax(axis=2)[0]
    # print("pred_text:", pred_text, " char_list len:", len(char_list))
    for i in range(len(pred_text)):
        if pred_text[i] != num_classes - 1 and ((not (i > 0 and pred_text[i] == pred_text[i - 1])) or (i > 1 and pred_text[i] == pred_text[i - 2])):
            plate_char_list.append(char_list[pred_text[i]])
    return u''.join(plate_char_list)  
 
def get_plate_number(inputs, char_list):
    plate_char_list = []
    chars = inputs["labels"][0]
    for c in chars:
        plate_char_list.append(char_list[c])
    return u''.join(plate_char_list)
 
def get_accuracy(model, ds, char_list, num_classes):
    error = 0
    total = 0
    for (inputs, _) in ds:
        y_label = get_plate_number(inputs, char_list)
        image = inputs["input_image"][0]
     
        image = resize(image)
        y_pred = model.predict(image)
        pre_plate = decode(y_pred, char_list, num_classes)
        # print("y_label:", y_label, " y_pred:", pre_plate, " total:", total)
        # cv2.waitKey(0)
        if y_label != pre_plate:
            error += 1
        total += 1
        if total == 10000:
            break
    accuracy = 1 - float(error)/total
    return accuracy
 
def main(_):
    train_ds = Plate_Dataset(FLAGS, "train")
    valid_ds = Plate_Dataset(FLAGS, "valid")
    _,char_list = get_char_vector(FLAGS.char_filename)
    
    num_classes = len(char_list) + 1
    model,_,_ = densenet(FLAGS, num_classes)
    h5_path = os.path.join("models", "plate-"+FLAGS.densenet_model_net+".h5")    
    if os.path.exists(h5_path):
        print("---------------load_weights--------------------")
        model.load_weights(h5_path)
 
    accuracy = get_accuracy(model, train_ds, char_list, num_classes)
    print("train accuracy:", accuracy)
 
    accuracy = get_accuracy(model, valid_ds, char_list, num_classes)
    print("valid accuracy:", accuracy)

运行结果，

10、完整代码

https://mianbaoduo.com/o/bread/YZWcl5xu