一种基于透视变换的角度车牌图像库搭建方法与流程

技术特征：

1.一种基于透视变换的角度车牌图像库搭建方法，其特征在于，其具体实现过程为：

1)建立针孔相机成像模型，获得三维车牌四个顶点的坐标值；

2)对三维车牌进行空间几何变换，获得变换后的三维车牌四个顶点的坐标值；

3)将三维车牌投影变换到二维车牌图像，并获得二维车牌图像四个顶点的坐标值；同时可手动取点并且根据车牌的标准尺寸获得正投影的车牌图像四个顶点的坐标值，所述正投影的车牌图像是指当车牌平面平行于成像平面，并且车牌上下边缘平行于x轴的一种车牌投影图像；该车牌图像的形状为矩形，并且车牌没有变形；

4)计算二维图像变成不同形状二维图像的投影矩阵H；

5)基于所得的投影矩阵H，将正投影的车牌图像变换成不同形状的车牌图像，建立不同成像形状的车牌图像库。

2.根据权利要求1所述的基于透视变换的角度车牌图像库搭建方法，其特征在于，所述针孔相机成像模型具体为：相机坐标系为(x',y',z')，原点o'的坐标为(0,0,0)，相机焦距为f，(x,y)平面为像平面，相机光轴通过z'轴，设初始情况下车牌几何中心与相机坐标系原点o'重合，并且车牌的水平边缘平行于x轴，车牌的竖直边缘平行于y轴，则在相机坐标系中车牌顶点的坐标为(x,y,z)。

3.根据权利要求2所述的基于透视变换的角度车牌图像库搭建方法，其特征在于，所述对三维车牌进行空间几何变换是指对三维车牌进行平移和旋转变换，其中平移变换矩阵为M_t，旋转变换矩阵为M_r，平移和旋转变换能够多次进行，上述变换的矩阵相乘之后得到最终的变换矩阵为M，如公式(1)所示，空间几何变换后车牌顶点在相机坐标系中的坐标为(x_e,y_e,z_e)，如公式(2)所示；

$M=M_t\·M_s=\left[\begin{array}{cccc}{m}_{11}& m_{12}& m_{13}& m_{14}\\ m_{21}& m_{22}& m_{23}& m_{24}\\ m_{31}& m_{32}& m_{33}& m_{34}\\ m_{41}& m_{42}& m_{43}& m_{44}\end{array}\right]---\left(1\right)$

(x_e,y_e,z_e,1)＝(x,y,z,1)·M (2)

其中m_ij为4×4变换矩阵M的参数，(x,y,z)表示变换前车牌顶点在相机坐标系中的坐标；

采用公式(2)对车牌四个顶点分别进行空间几何变换得到变换后的三维车牌四个顶点的坐标值。

4.根据权利要求3所述的基于透视变换的角度车牌图像库搭建方法，其特征在于，将三维车牌投影变换到二维图像，是用针孔相机模型下的投影变换公式计算投影坐标(x_s,y_s)，如公式(3)所示；

$\begin{array}{c}{x}_s=x_{e}f/z_e\\ y_s=y_{e}f/z_e\end{array}---\left(3\right)$

其中f为相机焦距；

采用公式(3)对三维车牌的四个顶点分别进行投影变换，获得车牌二维图像四个顶点的坐标值。

5.根据权利要求4所述的基于透视变换的角度车牌图像库搭建方法，其特征在于，计算二维图像变成不同形状二维图像的投影矩阵H的方式为：利用公式(4)求得透视投影变换矩阵H；

$\left[\begin{array}{c}{x}_s\\ y_s\\ 1\end{array}\right]=H\·\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{h}_{11}& h_{12}& h_{13}\\ h_{21}& h_{22}& h_{23}\\ h_{31}& h_{32}& h_{33}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\\ 1\end{array}\right]---\left(4\right)$

其中，[x_s,y_s]为输出车牌图像的顶点坐标，即公式(3)计算出的值；[x',y']为输入车牌图像的顶点坐标，即正投影的车牌图像顶点坐标。

6.根据权利要求5所述的基于透视变换的角度车牌图像库搭建方法，其特征在于，基于所得的投影矩阵H，采用公式(5)将正投影的车牌图像变换不同形状的车牌图像，其中，[u,v]为输出图像，[x',y']为输入图像，即正投影的车牌图像；

$\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ 1\end{array}\right]=H\·\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\\ 1\end{array}\right]---\left(5\right).$