OpenALPR による英語ナンバープレート認識（ソースコードと実行結果）

Python開発環境，ライブラリ類

ここでは、最低限の事前準備について説明する。機械学習や深層学習を行う場合は、NVIDIA CUDA、Visual Studio、Cursorなどを追加でインストールすると便利である。これらについては別ページ https://www.kkaneko.jp/cc/dev/aiassist.htmlで詳しく解説しているので、必要に応じて参照してください。

Python 3.12 のインストール

Pythonのインストールを行い、Pythonのプログラムを実行する環境を整える。扱う環境は、Windows搭載パソコンである。金子研究室では、Python 3.12.10を推奨する。

[Windows での Python 3.12 のインストール手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Python 3.12 のインストール

以下のいずれかの方法でPython 3.12をインストールする。Pythonがインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法 1：winget によるインストール

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。そして、コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動するとPATHが反映される。

REM Python 3.12 をシステム領域にインストール
winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""

REM Python と Scripts を PATH 先頭に追加
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; $c=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if((Test-Path $p) -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$p;*\") -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$s;*\")){[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path',\"$p;$s;$c\",'Machine')}"

方法 2：インストーラーによるインストール

Python公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンからWindows用インストーラーをダウンロードする。
ダウンロードしたインストーラーを実行する。
初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」にチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

Python の開発環境 Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定

Python の開発環境Visual Studio Code（プログラムを編集するソフトウェア。以下、VS Code）を整える。

[Windows での Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定手順

1. VS Code と拡張機能のインストール

以下のコマンドにより，既存の VS Code を削除し，全ユーザー共有の設定で再インストールしたうえで，拡張機能（VS Code に機能を追加するソフトウェア）をまとめて導入する．

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windows キーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。そして，コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

インストールコマンド


REM ============================================================
REM Microsoft Visual Studio Code
REM ============================================================
winget uninstall -e --id Microsoft.VisualStudioCode --silent --disable-interactivity --accept-source-agreements
rmdir /s /q C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
rmdir /s /q "%APPDATA%\Code" 2>nul
rmdir /s /q "%USERPROFILE%\.vscode" 2>nul
rmdir /s /q "%LOCALAPPDATA%\Microsoft\vscode-update" 2>nul

REM VS Code をシステム領域に新規インストール
winget install --scope machine --id Microsoft.VisualStudioCode -e --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements

REM 全ユーザー共有の拡張機能フォルダ
mkdir C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
icacls "C:\ProgramData\vscode-extensions" /grant "Everyone:(OI)(CI)M" /T

REM スタートメニューのショートカットを --extensions-dir 付きで再作成
rmdir /s /q "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code" 2>nul
del "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk" 2>nul
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); $lnk.TargetPath='C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe'; $lnk.Arguments='--extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\"'; $lnk.Save()"
REM ショートカットの検証
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); Write-Host 'TargetPath:' $lnk.TargetPath; Write-Host 'Arguments:' $lnk.Arguments"

REM ファイル / フォルダ右クリックの「Code で開く」を登録
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\*\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\Background\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%V\"" /f

REM --extensions-dir 付きで起動する code.cmd ラッパを作成
REM （%* を echo で書くと対話的 cmd で失われるため、PowerShell で [char]37+'*' を書き出す）
powershell -NoProfile -Command "$pct=[char]37; $q=[char]34; $c='@echo off'+[char]13+[char]10+$q+'C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd'+$q+' --extensions-dir '+$q+'C:\ProgramData\vscode-extensions'+$q+' '+$pct+'*'+[char]13+[char]10; [IO.File]::WriteAllText('C:\ProgramData\vscode-extensions\vscode.cmd',$c,[Text.Encoding]::ASCII)"

REM 拡張機能のインストール
set "CODE=C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd"
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot-chat
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.python
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.vscode-pylance
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.debugpy
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension saoudrizwan.claude-dev
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension rust-lang.rust-analyzer
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension tamasfe.even-better-toml
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension anthropic.claude-code
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension almenon.arepl
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --list-extensions --show-versions
echo === セットアップ完了 ===

2. Python インタプリタの選択

同一マシンに複数の Python がインストールされている場合，VS Code で使用する Python 本体（インタプリタ：Python プログラムを解釈・実行するソフトウェア）を選択する必要がある．

コマンドパレット（コマンド名で機能を呼び出す VS Code の入力欄）を開く（Ctrl+Shift+P）
Python: Select Interpreter と入力する
表示される一覧から，使用する Python（例：C:\Program Files\Python312\python.exe）を選択する．

必要なライブラリをシステム領域にインストール

管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

pip install opencv-python

OpenALPR による英語ナンバープレート認識

概要

このプログラムは、Webカメラから車両画像を取得し、OpenALPRライブラリを用いてナンバープレートの自動認識を行うシステムである。Windows環境でOpenALPR 2.3.0のバイナリを自動的にダウンロード・設定し、リアルタイムでナンバープレート認識処理を実行する。認識結果は画像上にオーバーレイ表示され、JSON形式でも出力される。

主要技術

OpenALPR (Automatic License Plate Recognition)

OpenALPRは、オープンソースの自動ナンバープレート認識ライブラリである[1]。機械学習とコンピュータビジョン技術を組み合わせ、画像からナンバープレートを検出・認識する。LBP (Local Binary Patterns) カスケード分類器による車両検出と、Tesseract OCRエンジンによる文字認識を統合している[2]。

技術的特徴

自動環境構築機能

プログラム実行時にOpenALPRバイナリの存在を確認し、未インストールの場合は自動的にダウンロード・展開を行う。LOCALAPPDATA環境変数を活用し、ユーザーごとの適切な場所に配置する。設定ファイル（openalpr.conf）とランタイムデータの自動探索を行う。

プロセス間通信による認識処理

OpenALPRの実行ファイル（alpr.exe）を子プロセスとして起動し、JSON形式で結果を取得する。環境変数（OPENALPR_CONFIG_FILE、OPENALPR_RUNTIME_DIR）を設定することで、動作環境を制御する。

実装の特色

一時ファイル管理

tempfileモジュールのTemporaryDirectoryを使用し、キャプチャ画像を一時的に保存する。コンテキストマネージャにより、処理終了後の自動削除を保証している。

認識結果の可視化

認識されたナンバープレート番号と信頼度スコアをヒョ持する。複数の候補がある場合は最も信頼度の高い結果を表示する。それと別に，JSON形式での詳細情報を出力する。

参考文献

[1] OpenALPR Technology, Inc. (2024). OpenALPR - Automatic License Plate Recognition library. GitHub Repository. https://github.com/openalpr/openalpr

[2] Smith, R. (2007). An Overview of the Tesseract OCR Engine. Proceedings of the Ninth International Conference on Document Analysis and Recognition (ICDAR 2007), 629-633. https://github.com/tesseract-ocr/tesseract

ソースコード

# OpenALPR による英語ナンバープレート認識
import os, sys, json, tempfile, zipfile, urllib.request, subprocess, time, shutil
try:
    import cv2
except Exception:
    subprocess.check_call([sys.executable, "-m", "pip", "install", "opencv-python"])
    import cv2

URL="https://github.com/openalpr/openalpr/releases/download/v2.3.0/openalpr-2.3.0-win-64bit.zip"
ROOT=os.path.join(os.environ.get("LOCALAPPDATA", tempfile.gettempdir()), "openalpr-2.3.0-win-64bit")
ALPR_EXE=None; CONFIG=None; RUNTIME=None

def ensure_openalpr():
    global ALPR_EXE, CONFIG, RUNTIME
    if not (os.path.isdir(ROOT) and any("alpr.exe" in f for _,_,f in os.walk(ROOT))):
        os.makedirs(ROOT, exist_ok=True)
        zpath=os.path.join(ROOT,"openalpr.zip")
        print("Downloading OpenALPR 2.3.0...")
        urllib.request.urlretrieve(URL, zpath)
        print("Extracting...")
        with zipfile.ZipFile(zpath) as zf: zf.extractall(ROOT)
        os.remove(zpath)
    # find alpr.exe
    found=None
    for d,_,f in os.walk(ROOT):
        if "alpr.exe" in f:
            found=os.path.join(d,"alpr.exe"); break
    if not found: raise RuntimeError("alpr.exe not found")
    ALPR_EXE=found
    base=os.path.dirname(found)
    # config file
    for c in [os.path.join(base,"openalpr.conf"),
              os.path.join(base,"etc","openalpr","openalpr.conf")]:
        if os.path.isfile(c): CONFIG=c; break
    if not CONFIG: raise RuntimeError("openalpr.conf not found")
    # runtime_data
    for r in [os.path.join(base,"runtime_data"),
              os.path.join(base,"..","share","openalpr","runtime_data")]:
        if os.path.isdir(r): RUNTIME=os.path.abspath(r); break
    if not RUNTIME: raise RuntimeError("runtime_data not found")

def capture_frame(path):
    cap=cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)
    if not cap.isOpened(): raise RuntimeError("Camera not available")
    time.sleep(0.3)
    ret,frame=cap.read(); cap.release()
    if not ret: raise RuntimeError("Failed to grab frame")
    cv2.imwrite(path, frame)
    return frame

def run_alpr(img, country="us", topn="10"):
    env=os.environ.copy()
    env["OPENALPR_CONFIG_FILE"]=CONFIG
    env["OPENALPR_RUNTIME_DIR"]=RUNTIME
    cmd=[ALPR_EXE, "-c", country, "--json", "-n", topn, img]
    r=subprocess.run(cmd, env=env, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True, cwd=os.path.dirname(ALPR_EXE))
    if r.returncode!=0 and not r.stdout.strip():
        raise RuntimeError("ALPR error: "+r.stderr.strip())
    return json.loads(r.stdout or "{}")

def main():
    ensure_openalpr()
    with tempfile.TemporaryDirectory() as td:
        img=os.path.join(td,"frame.jpg")
        print("Capturing frame...")
        frame=capture_frame(img)
        print("Recognizing...")
        res=run_alpr(img)

        # 結果を表示
        if "results" in res and res["results"]:
            text=f"{res['results'][0].get('plate','')} ({res['results'][0].get('confidence',0):.1f}%)"
            cv2.putText(frame, text, (30,50), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,1,(0,255,0),2)
        cv2.imshow("Captured Frame", frame)
        print(json.dumps(res, indent=2, ensure_ascii=False))
        cv2.waitKey(0)
        cv2.destroyAllWindows()

if __name__=="__main__":
    try:
        main()
    except Exception as e:
        print("Error:", e)
        sys.exit(1)