基于matlab的数字识别系统设计论文(编辑修改稿)

基于matlab的数字识别系统设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

i)=EB(i) i=1， 2， 3， 4.......M (式 42） 式中 Eb(i) 即自上而下扫描 i列图像时遇到的第一个黑色像素点的 y 轴坐标。 如果所在列无字符，即无黑色像素点，则该列 Eb(i)为 0。 12 根据上述定义检测到的索书号字符的上下轮廓如图所示。 在字符间的间隔处，则在上轮 廓存在凹结构，在下轮廓存在凸结构。 上轮廓的离散差分为， TDp(i)=Tp(i+1)Tp(i), i=1， 2， 3， 4.......M1 （式 43） 下 轮廓的离散差分为： BDp(i)=Bp(i+1)Bp(i), i=1， 2， 3， 4.......M1 （式 44） 如 果 TDp(j)0,TDp(j+k)0,若 k≥2,i∈ (j,j+k),TDp(i)=0,则在 [j， j+k】内必然存在唯一的凹结构， 如果 BDp(j)0,BDp(j+k)0,若 k≥2,i∈ (j,j+k),BDp(i)=0,则在 [j， j+k】内必然存在唯一的凸结构， 如图 41 所示为二值化的索书号图像的上轮廓和下轮廓曲线，在凹凸轮廓实际检测时，由于字符图像受噪声影响，字符的部分笔划边缘不光滑，会检测到一些仅有 1， 2 个象素深度或高度的假凹轮廓或假凸轮廓。 为了有效抑制笔划边缘不光滑的干扰影响，在检测过程中，增 加了一个约束条件，即凹轮廓的深度和凸轮廓的高度必须大于等于 3 个象素。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000510152025303540上轮廓 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100510152025303540下轮廓 图 41（ a) 字符串上轮廓曲线 图 41（ b) 字符串下轮廓曲线 4． 3． 2．字符高度和宽度的近似检测 根据上轮廓和下轮廓的定义，可以检测到各列字符高度 H(i)： H(i)=ET(i) EB(i) （式 44） 取字符串的最大高度为字符的近似高度 Hw： Hw=max[H(i)] （式 45） 字符串图像的上下轮廓曲线表明： (1)非粘连字符的间隔处存在鲜明的凹凸结构； (2)绝大部分粘连字符在间隔处也会同样存在凹凸结构； (3)绝大部分水平笔划粘连的字符至少也会存在凹结构或凸结构。 因此，可以采用凹凸结构的间距近似检测单个字符的宽度 Gw. 由于凹凸结构受字符自身形状和粘连情况的影响，如 I， I， l(小写 L)和 1 等字符相对较窄， 而 M， N， V， W 等字符本身包含凹凸结构，从这 些字符检测到的问距会偏小，而水平笔划的字 符粘连会使检测到的间距偏大，所以取凹结构间距和凸结构间距的中间值作为单个字符的近似宽度。 设 n 个凹结构的位置集合为 {CT（ 1)， CT(2)， ...CT(n)}，凸结构位置集合为 {CB(1)， CB(2)， ...CB(m)},则凹结构和凸结构的间距分别为 : DCT(i)=CT(i)CT(i1),i=2,3,.......,n （式 46） DCB(i)=CB(i)CB(i1),i=2,3,.......,m （式 47） 为了将第一个凹结构和凸结构的间距包括在内，定义第一个凹结构和凸结构的间距为： DCT(1)=CT(1)Lc （式 48） DCB(1)=CB(1)Lc （式 49） 其中 Lc 为字符串的 起始列。 13 单个字符的宽度估计值为： Gw=med{DCT(1),...DCT(1),...DCB(1),...DCB(1)} （式 410） 由于受字符形态的影响，即使相同字体的字符，其宽度也有较大的变化，如字符 1和字符“ M”的宽度，而字符的高度保持基本保持一致。 因此，字符高度的检测比宽度检测更加准确，一般来说印刷体的字符高度和宽度之间满足如下关系； Gw= （式 411） 因此，如果当字符因干扰严重而无法准确检测到字符宽度时，根据上述 (414)式关系，建立字符 宽度检测的约束条件： ≤Gw≤ （式 412） 即当用凹凸结构轮廓检测的字符宽度不能满足式 (411）的约束关系时，用式 (412)估计字符宽度。 4． 3． 3．粘连索书号的切分 索书号字符粘连的类型主要是简单粘连。 上下轮 廓的凹凸结构位置作为可能的切分列，在如 在约束条件的作用下进行切分： 同一索书号的字符尺寸大小相同，则每个字符的宽度 Lw 应该在一定范围内，即 : ≤Lw≤ （式 413） 在上述约束条件的作用下，切分算法如下所示。 切分的步骤如下： 第一步：为非粘连字符的切分。 检测上轮廓的凹结构，若第 i 个凹结构的 Tp(CT(i))=0，则 i 凹结构为非粘连字符的间隔，切分后所得的字符区域为 {Pl， P2.......Pn)。 第二步：在上述切分的基础进行粘连字符的切分。 ．字符笔画变形的修复 粘连字符的切分是对字符变形的纠正，但并不是正确的切分就能完全修复字符笔划的变形。 如图 55 所示，正确的切分后，字符“ 3”的变形。 由于索书号字符串的字符笔划宽度接近相等， 粘连笔划切分后同样应该满足该条件 : Rw=min{SL/SR,SR/SL} （式 414） 若 Rw≤，若 Rw≤ ，则消除 笔划宽度较小的笔划。 有时切分，会使上式中的 SR 或 SL 为 0，无法进行计算分析，因此，当其中任意一值为 0时，则令 Rw=1。 经过笔划修复后，字符‘ 3’可以回复笔划形。 实验结果分析 字符宽度和高度的估计准确与否直接影响算法的切分结果。 首先验证算法对字符宽度和高度估计的准确性。 由于不同尺寸大小、不同字符的文字笔画粗不同，而且受文字结构自身变化的影响即使同一个文字，其字符宽度也不是保持某一个恒定的值。 为此，采用 Wo+1 个像素的范围来衡量字符宽度估计的准确性。 索书号字符的估计宽度 Gw为 22 个象素，字符串中最大字符的宽度为 28 个象 素，晟小字符的宽度为 20 个像素，字符的估计高度 Hw为 29 个象素，字符串的字符宽度均在合 理范围内。 50 本书共有字符 377 个，若不考虑 1 和 J 等过窄字符，字符的真实宽度均在估计 范围内。 其中粘连的字符有 115 个，有 107 个准确切分，其中有 5 个字符经过切分后的笔划修复 回复字形， 8 个字符发生错误切分，切分准确率为 93% 通过实验和分析发现，粘连字符发生错误切分的主要类型是字符 M、 N 和 l、 T 以及 7 等发 生水平笔划粘连。 在凹凸轮廓结构分析选择切分路径时，容易在 M 和 N 的两边的竖直笔划处发 生错误切分。 如图所示为索书号二值图像的部分切割的字符。 14 图 42 字符‘ 4’ 图 43 字符‘ 7’ 图 44 字符‘ 3’ 15 5 字符识别 采用数字字符轮廓解构特征和统计特征相结合的方法，并从中选出稳定 的局部特征，理由结够语句识别的方法进行数字的识别，能够实现不同字体索书号多种字体数字的准确识别，同事还提高了识别的速度。 字符轮廓定义 由于受噪声和随机污点的干扰，以及二值化和粘连字符处理会一起字符的变形。 为了尽量减少这种变形对星系特征的干扰，或者从变形的字符中提取可靠的特征子女系，讲字符的整体轮廓分解为底部，顶部，左侧和右侧 4 个方向的轮廓特征来描述，是的当其中某部位的笔画发生变形是，不会改变或者减少对其他部位特征的影响。 左侧轮廓（ LP(k),k=1,2.....M)定义为字符最左侧边界 像素点的遂平方向坐标值。 LP(i)=min｛ x/P(x,y),y=i} i=1,2.....M （式 51） 式中 P(x,y)表示图像坐标为（ x,y）的像素点，同理，右轮廓（ RP(k),k=1,2...M) 定义为字符最右侧边界像素点的遂平方向坐标值。 RP(i)=min｛ x/P(x,y),y=i} i=1,2.....M （式 52） 相应地，顶部轮廓（ TP（ k),k=1,2.......N)定义为字符最高边界像素点的垂直方向坐标值。 底部轮廓（ BP（ k),k=1,2.......N)定义为字符最低边界像素点的垂直方向坐标值。 TP(i)=min｛ y/P(x,y),y=j} j=1,2.....N （式 53） BP(i)=min｛ y/P(x,y),y=j} j=1,2....N （式 54） 为了描述轮廓的变化特征，定义四个方向轮廓的一阶微分： LPD=LP(i+1)LP(i) RPD=RP(i+1)RP(i) （式 55） TPD=TP(j+1)TP(j) BPD=BP(j+1)BP(j) 式中 i=1,2.....M1， j=1,2....N1 结构基元 索书号印刷体数字比较简单，可以由 5个基本基元组成，分别为：突变 (P)、竖直 (v)、左斜 (L)、右斜 (R)和圆弧 (C)。 左右两侧的轮廓，结构基元按照从上到下的顺序组合排列；顶部和底部轮廓的结构基元，按照从左到右的顺序组合排列。 以左则轮廓为例，定义上述基本单元： （ 1） 竖直 定义：假设 SL,SV和 SR分别表示某侧轮廓一阶微分值大于 0，等于 0，小于 0的个数，若 SR=0,SL=0,则解构为 V （ 2） 左斜 定义：假设 SL,SV和 SR 分别表示某侧轮廓一阶微分值大于 0，等于 0，小于 0的个数，若 SR=0,SL大于阈 值 TL,则解构为 L （ 3） 右斜 定义： 假设 SL,SV和 SR分别表示某侧轮廓一阶微分值大于 0，等于 0，小于 0的个数，若 SR=0,SL大于阈值 TR,则解构为 R （ 4） 圆弧 定义： 假设 SL,SV 和 SR分别表示某侧轮廓一阶微分值大于 0，等于 0，小于 0 的个数，若 SR大于 16 阈值 RT， SL大于阈值 LT，则解构为 C。 （ 5） 突变 连续的字符轮廓，其一阶微分值的变化量比较小，而当字符轮廓不连续时，其一阶微分值相对比较大。 因此，定义：当轮廓的异界微分值超过 PT 时则字符轮廓有突变，即为结构 P。 基元的检测。