拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征提取及其在脫機(jī)手寫數(shù)學(xué)符號識別中的研究與應(yīng)用.pdf

1、文字是人類信息交流的主要載體之一。隨著計算機(jī)信息技術(shù)的高速發(fā)展，使用計算機(jī)處理并識別文字信息也就成為了一個非常重要的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。光學(xué)字符識別OCR(Optical Character Recognition)是在20世紀(jì)逐步發(fā)展起來的一門自動化技術(shù)。脫機(jī)手寫體字符識別是模式識別的一個重要分支，它涉及人工智能、圖像處理、信息論、數(shù)字信號處理、模糊數(shù)學(xué)、計算機(jī)等學(xué)科，是一門綜合性技術(shù)。在信息處理、機(jī)器翻譯、辦公自動化、人工智能等高技術(shù)領(lǐng)

2、域，都有著重要的實用價值和理論意義。 需要錄入到計算機(jī)中的非純文本信息是各種各樣的，如大規(guī)模的原始數(shù)據(jù)資料、稅務(wù)單據(jù)、會計憑證、金融票據(jù)、傳統(tǒng)信件以及學(xué)生試卷等。如果采用手工輸入的方式，就會顯得非常麻煩而且工作效率非常低。盡管識別文字及數(shù)字的OCR技術(shù)已經(jīng)非常實用，但數(shù)學(xué)符號的識別仍然不夠理想。而數(shù)學(xué)符號對科學(xué)研究人員、數(shù)學(xué)工作者乃至普通大眾都是很重要的。 針對這一問題，本文進(jìn)行了必要的分析，分別將脫機(jī)手寫數(shù)字和脫機(jī)希臘

3、字母進(jìn)行了預(yù)處理并自主建立了手寫數(shù)學(xué)符號樣本庫，然后對其進(jìn)行了特征提取以及分類識別實驗。 本文對手寫數(shù)學(xué)符號識別技術(shù)進(jìn)行了研究和探討，試圖尋找屬于某種范圍的(比如：學(xué)生試卷學(xué)號、日期以及數(shù)學(xué)試卷中最常見的希臘字母，MNIST手寫數(shù)字庫)特征提取以達(dá)到很高的識別率。提出了一種通過拓?fù)涮卣鳂?gòu)造來進(jìn)行特征提取的方法。該方法以圖像預(yù)處理為基礎(chǔ)，最后采用分類樹的方法進(jìn)行識別分類。 在特征提取方面，本文提出了一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)造方法，對

4、數(shù)學(xué)符號構(gòu)造了拓?fù)涮卣?。人類字符認(rèn)知的常識表明，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在字符尤其是單個字符的辨識中起著首要的決定性的作用。由于原始圖像所含對象本身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所包含的信息是很有限的，不能夠反映出對象或其某些部位的彎曲方向、程度、分支關(guān)系等特征，而這些特征對于區(qū)分對象來說又是非常關(guān)鍵的。 為此，本文提出如下的圖像對象拓?fù)錁?gòu)造方法：在原始圖像對象的某一側(cè)或某幾側(cè)增加幾列或幾行像素，這些新增加的像素與原來的圖像對象構(gòu)成了新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后通過對新拓?fù)?/p>

5、結(jié)構(gòu)的連通區(qū)域的計數(shù)與位置計算獲得識別特征。這些新構(gòu)成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所含的連通(環(huán)狀)區(qū)域能夠體現(xiàn)出對象或其某些部位的彎曲方向、程度、分支關(guān)系等特征，從而可以為分類和識別提供有價值的依據(jù)。 在預(yù)處理方面，本文用采集來的本科學(xué)生試卷的學(xué)號和日期以及學(xué)生高等數(shù)學(xué)試卷中的最常用的希臘字母作為樣本，對其采用了傳統(tǒng)的預(yù)處理過程，包括圖像的灰度化、單字符切分、二值化、字符平滑、去除干擾、單字符歸一化。最后將預(yù)處理后的字符圖像仿照MNIST手寫數(shù)