金屬標(biāo)牌壓印凹凸字符的特征提取和識(shí)別方法研究.pdf

1、工業(yè)標(biāo)牌包含許多重要的信息，廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)電產(chǎn)品中，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制和產(chǎn)品跟蹤的重要載體。進(jìn)行工業(yè)標(biāo)牌的自動(dòng)識(shí)別研究對(duì)于提高企業(yè)的信息化水平具有重要的意義。 工業(yè)標(biāo)牌中的字符分為印刷字符和壓印凹凸字符，后者是識(shí)別的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因?yàn)閴河“纪棺址恰盁o色差”字符，和其他字符識(shí)別有本質(zhì)的區(qū)別，現(xiàn)有的字符識(shí)別研究成果不適合于壓印凹凸字符，必須研究與其相適應(yīng)的識(shí)別方法。 “環(huán)形光源圖像”壓印凹凸字符和“直接CCD圖

2、像”壓印凹凸字符是兩種通過不同方法得到的壓印字符圖像。前者特點(diǎn)是圖像效果較好，但圖像獲取過程復(fù)雜，且圖像效果不太穩(wěn)定；后者則圖像獲取容易，但圖像效果不理想。圖像特點(diǎn)決定了圖像處理方法和字符識(shí)別算法。文中分別采用不同方法對(duì)這兩種壓印字符進(jìn)行了識(shí)別研究。 針對(duì)“環(huán)形光源圖像”壓印字符尺寸小，提取字符內(nèi)部結(jié)構(gòu)困難，但字符外圍輪廓清晰的特點(diǎn)，提出一種只通過字符外形輪廓進(jìn)行字符識(shí)別的新方法。構(gòu)建了基于外形輪廓的壓印字符識(shí)別的框架，研究了字

3、符輪廓提取、輪廓識(shí)別的具體方法，分析了存在的問題并給出了解決途徑。 研究了壓印字符外形輪廓的提取方法。針對(duì)輪廓提取中經(jīng)常出現(xiàn)的出現(xiàn)的邊緣斷裂問題，提出了一種邊緣修補(bǔ)方法。采用二階梯度圖作為模板，采用邊界跟蹤作為工具來實(shí)現(xiàn)斷裂邊緣的修補(bǔ)。研究表明，該方法對(duì)于較大斷裂的邊緣修補(bǔ)具有良好的效果。 研究了字符輪廓特征的提取方法。研究了輪廓矩的特征提取和計(jì)算方法。研究了實(shí)現(xiàn)壓印字符重建所需要的Fourier描述子的個(gè)數(shù)。并為相應(yīng)的

4、特征建立了與之相適合的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)表明，盡管兩種特征都具有平移、旋轉(zhuǎn)、縮放不變性，但是兩種特征單獨(dú)使用時(shí)存在區(qū)分相似外形能力差或?qū)ψ址庑巫兓聂敯粜暂^等問題。為此，引入特征融合的思想，提出了融合輪廓矩和Fourier描述子的特征提取方法。分別從特征融合的依據(jù)、方法、以及策略等方面研究了適合壓印字符特征融合的方法。實(shí)驗(yàn)表明，混合特征集合了兩種特征單獨(dú)使用時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，提高了識(shí)別率。另外，文中還對(duì)基于小面模型和地形結(jié)構(gòu)的邊緣提取方法進(jìn)行了研

5、究。對(duì)“直接CCD圖像”壓印字符采用了基于子空間的全局特征提取方法。提出了一種適合壓印字符特點(diǎn)的PCA實(shí)現(xiàn)方法。分別為每類字符建立一個(gè)子空間，通過PCA提取每類字符的共同統(tǒng)計(jì)特征，然后通過待識(shí)別字符在每類子空間下的重構(gòu)誤差來進(jìn)行分類。研究表明，該方法充分運(yùn)用了PCA變換的最佳逼近性能，并提取了單類字符的獨(dú)有特征，獲得了比常用PCA方法更高的識(shí)別率。并對(duì)該方法的適用范圍進(jìn)行了分析。 將Fisher鑒別分析引入壓印字符識(shí)別，分別采用

6、線性鑒別分析(LDA)和核Fisher鑒別分析(KFDA)進(jìn)行了壓印凹凸字符的識(shí)別測(cè)試。為解決LDA中廣泛存在的小樣本問題、Fisher準(zhǔn)則非最優(yōu)問題以及計(jì)算量大等問題，將線性加權(quán)的思想應(yīng)用于二維線性鑒別分析(2DLDA)，提出了一種新的鑒別分析方法-二維加權(quán)的線性鑒別分析(2DWLDA)。給出了2DWLDA的主要思路，推導(dǎo)了采用2DWLDA計(jì)算鑒別矢量的方法，并且給出了加權(quán)函數(shù)的具體形式和計(jì)算方法。實(shí)驗(yàn)表明，新方法不僅解決了LDA中存