陳榮賞，開金宇，馮 杰

(1.廈門理工學(xué)院 計算機(jī)與信息工程學(xué)院，福建 廈門 361024；2.安陽師范學(xué)院 計算機(jī)與信息工程學(xué)院，河南 安陽 455002)

把紙質(zhì)材料的甲骨文文獻(xiàn)資料輸入到計算機(jī)中保存處理是甲骨文信息處理的基礎(chǔ)和前提，計算機(jī)文字輸入方法有人工輸入和自動輸入兩種[1]，人工輸入是通過鍵盤來輸入，人工輸入包括音碼輸入法和形碼輸入法，如，拼音輸入法、筆畫輸入法；自動輸入法包括掃描輸入和語音識別輸入法，常見的方法包括手寫輸入法或語音識別輸入法.目前，針對甲骨文輸入法有拼音輸入法、筆畫輸入法、手寫輸入法，這些輸入法都存在一定的缺陷.

音碼輸入法：有的甲骨文字，確實有這個甲骨字，但因為這個甲骨字還未被考釋出來，更別提讀音，因此，使用拼音輸入法無法輸入所需的甲骨文字.同樣，甲骨文語音識別輸入法也會存在這樣的問題.

形碼輸入法：甲骨文字屬于契刻文字，與我們現(xiàn)在所用方格漢字不同，現(xiàn)代的方格字講求橫平豎直，而甲骨文字就不一樣了，在甲骨文中，橫平豎直的字太少了，即使簡體字是橫平豎直的，對應(yīng)的甲骨文也不是橫平豎直的；有的簡體字很簡單，但對應(yīng)的甲骨文卻非常復(fù)雜.表1任意列舉了8個甲骨文字例子.

表1 甲骨文字示例

由表1可以看出，有時看著一個甲骨字卻很難直觀地看出它的筆畫是什么，因此，使用形碼輸入法也有些不現(xiàn)實.

手寫輸入法：手寫輸入法也存在與形碼輸入法一樣的缺陷，甲骨文字屬于契刻文字，即使專業(yè)書寫甲骨文的專家也要研究上若干年才有可能臨摹出一些甲骨文字，對于沒有一點甲骨文書寫功底的普通人，要寫出來一個一個的甲骨字，也不是一件容易的事情.因此，使用手寫輸入法也是不現(xiàn)實的.

1 甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)的可行性研究

使用甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)有如下原因.

1.1 要輸入的甲骨文內(nèi)容比較固定，不靈活

甲骨文的內(nèi)容與現(xiàn)代漢語內(nèi)容不同，現(xiàn)在漢語由于其作為現(xiàn)代人與人的溝通媒介，內(nèi)容是千變?nèi)f化的，因此，當(dāng)計算機(jī)處理現(xiàn)代漢語語言內(nèi)容信息時，輸入的內(nèi)容是千變?nèi)f化的.甲骨文由于其時代的局限性，甲骨文不再作為人與人溝通的媒介，也不再作為記載語言內(nèi)容的載體，對甲骨文的學(xué)習(xí)、研究僅鎖定在甲骨學(xué)這一特定研究領(lǐng)域范圍之內(nèi)，而對甲骨學(xué)的研究，不是今人使用甲骨文字創(chuàng)作的新的語言內(nèi)容，而是主要集中在對甲骨拓片對應(yīng)的甲骨刻辭內(nèi)容的研究上，這些甲骨刻辭在甲骨學(xué)研究領(lǐng)域已經(jīng)有了成熟的紙質(zhì)印刷版；可能存在一些甲骨文書法愛好者即興抒情寫出的甲骨短句，這些甲骨文書法愛好者寫出來的甲骨短句，其內(nèi)容也是先記載到紙質(zhì)材料上，因此，甲骨文內(nèi)容的紙質(zhì)版本材料確定了視頻輸入法要輸入的內(nèi)容.

1.2 物理條件具備

數(shù)碼產(chǎn)品的發(fā)展，使得視頻工具觸手可及，現(xiàn)在幾乎所有的手機(jī)都有視頻攝像頭，用手機(jī)數(shù)據(jù)線與計算機(jī)相連就完成視頻輸入的物理連接.操作簡單，快捷，方便.

1.3 現(xiàn)代信息處理圖形圖像技術(shù)的支持

通過視頻輸入甲骨文字材料，實際上，是將甲骨文字以圖片的形式傳輸給甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的圖片處理子模塊，對甲骨文字圖片進(jìn)行處理，提取甲骨字信息，與甲骨文字體庫中的字模進(jìn)行比對，找到相應(yīng)的甲骨字，以字的形式讀入計算機(jī)文字處理程序，等待其他處理，這即為甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)的工作過程.計算機(jī)圖形圖像學(xué)的發(fā)展以及矩陣計算工具M(jìn)atlab的強大功能，為圖片處理，提取甲骨文字這項工作提供了技術(shù)支持.

甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)具有一系列的好處：1)在一定程度上，可以完成甲骨文視頻輸入的工作；2)無需手動輸入，省時，省力；3)無需專注于甲骨文的精細(xì)模樣，省精力；4)視頻是直接對甲骨字的拍照，將其轉(zhuǎn)化為甲骨字由系統(tǒng)來處理，保證原始數(shù)據(jù)的完整性和正確性.

綜上分析，設(shè)計甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)在理論上具有可行性.

2 甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)的系統(tǒng)組成與相關(guān)技術(shù)方法

甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)是將甲骨文文稿通過視頻工具拍攝后形成圖像信息輸入到計算機(jī)中，通過相應(yīng)的識別方法提取甲骨文字信息.

2.1 甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)的組成

甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)大致可由4個部分組成，包括甲骨文文稿圖像獲取、圖像處理、文字識別和識別結(jié)果.其中圖像處理涉及到一系列處理方法和技術(shù)，主要技術(shù)有歸一化、灰度轉(zhuǎn)換、對比度增強、去噪、二值化、細(xì)化.歸一化主要采取的方法有Bilinear插值方法，灰度轉(zhuǎn)換主要采用顏色信息轉(zhuǎn)化，對比度增強采用非線性對比度增強方法，去噪采用濾波去噪方法，二值化采用分析直方圖取閾值，其中大于閾值像素的為背景，小于閾值的像素就置為文字，而細(xì)化主要就是對骨架進(jìn)行處理的過程.

2.2 甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)組成模塊說明

甲骨文文稿圖像獲?。河脭?shù)據(jù)線與計算機(jī)連接即可將視頻獲取的甲骨文文稿以圖片信息的形式傳輸入到計算機(jī)中等待處理.

圖像處理：首先需要對圖片進(jìn)行歸一化處理，將圖片的大小縮放到統(tǒng)一的尺寸，以便在字符識別處理過程中，與字符模板庫中的字符進(jìn)行匹配.對圖片進(jìn)行歸一化處理，可以通過多種算法來實現(xiàn)，如鄰近插值，雙線性插值，卷積插值，二元三點插值，二元全區(qū)間插值等，效果是越來越好,但是計算量是越來越大，考慮到文字圖片在顏色、圖像等方面復(fù)雜度相對弱和運算量問題，在本系統(tǒng)中，采用雙線性插值圖像縮放Bilinear插值法對圖片進(jìn)行縮放.

對圖片進(jìn)行歸一化處理之后，由于所拍攝的文字圖片，主要表現(xiàn)為黑白圖像，對圖像的顏色轉(zhuǎn)換處理，將會有效地剔除文字識別時大量顏色信息的運算量，而且也能較好地去除噪聲點.

圖像處理還包括圖片的對比度增強，通過對圖像的對比度增強提高圖片中文字與背景的對比度，本文采用一種非線性對比度增強的方法，這種方法能將圖像中有邊緣的部分兩端的對比度拉開.圖像中的文字是邊緣密集的部分，因此，把這種方法用在文字圖像上正好能起到增強文字與背景的對比度的作用.

二值化：對顏色轉(zhuǎn)換處理后的圖片中像素的灰度值進(jìn)行統(tǒng)計，得到窗口內(nèi)像素灰度值的直方圖，然后用Otsu方法分析直方圖取閾值，大于閾值的像素置為背景，小于閾值的像素置為文字.

利用“骨架法”對分割后的字符進(jìn)行處理，使得字符的筆畫變細(xì)，最終成為線寬為一個像素的筆畫中心線，構(gòu)成字符的骨架，除去冗余的部分.字符的細(xì)化可以減少字符識別運算量.

文字識別，通過模板匹配方法對甲骨文字進(jìn)行識別.然后將識別出來的文字存儲顯示出來，就完成了整個系統(tǒng)的功能.

3 甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

從上可以看出甲骨文視頻輸入識別系統(tǒng)從大的方面可以分為兩個部分，其中圖像獲取、圖像處理屬于甲骨文字視頻輸入識別前處理，文字識別和顯示結(jié)果屬于甲骨文字視頻輸入識別后處理.

本文主要從下面5個方面研究了甲骨文視頻輸入識別前處理的關(guān)鍵技術(shù)[2-4].

3.1 采用Bilinear插值方法進(jìn)行歸一化處理

采用雙線性插值圖象縮放算法Bilinear的插值方法來縮放圖片對圖片進(jìn)行歸一化處理[5-6]，如公式(1)所示：A是原圖，B是縮放之后的圖像，R是縮放的比例，B(x,y)是在縮放之后的圖片B中像素點(x,y)的灰度值，B(x,y)由公式(1)計算.

(1)

其中:

在Matlab中可以通過調(diào)用imresize函數(shù)來實現(xiàn)，其實現(xiàn)語法格式為：

B=imresize(A,[mrows ncols],’Bilinear’)

3.2 灰度轉(zhuǎn)換

由于文字只需要黑白兩種顏色即可，所以可以將前面處理的圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像進(jìn)行處理，應(yīng)用Matlab中的函數(shù)(RGB2GRAY)可以實現(xiàn).

3.3 非線性對比度增強進(jìn)行對比度增強處理

采用非線性對比度增強處理對比度增強，其具體算法描述如下：

1)假設(shè)原圖為A，首先用四個方向的改進(jìn)Sobel算法求得原圖對應(yīng)的邊緣圖B；

2)對于原圖A的第一個像素A(X,Y)用公式(2)求得值G，其中NX,Y是A(X,Y)的鄰域，E(K,L)是在邊緣圖E上像素(K,L)的灰度值；

(2)

3)用公式(3)求得一個新的灰度值B(X,Y)賦值給像素A(X,Y).

(3)

3.4 Otsu方法統(tǒng)計分析直方圖進(jìn)行文字分割處理

對二值化后圖片中像素的灰度值進(jìn)行統(tǒng)計，得到窗口內(nèi)像素灰度值的直方圖，然后用Otsu方法分析直方圖取閾值，大于閾值的像素置為背景，小于閾值的像素置為文字.[7]

3.5 骨架法進(jìn)行細(xì)化處理

利用“骨架法”對分割后的字符進(jìn)行處理，使得字符的筆畫變細(xì)[8]，最終成為線寬為一個像素的筆畫中心線，構(gòu)成字符的骨架，除去冗余的部分.可以通過Matlab中bwmorph函數(shù)實現(xiàn).B=Bwmorph(A,’thin’,inf)

4 仿真實驗

4.1 實驗過程及結(jié)果

本系統(tǒng)分別針對印刷稿、手寫體稿、拓片在Matlab中做了下面三組仿真實驗.所涉及到的主要函數(shù)列舉如下.

A=imread('E:zhen.jpg')

imshow(A)

A3= imresize(A,[72 40],'bilinear') %雙線性歸一

imshow(A3)

A4=RGB2Gray(A3) 灰度變換

imshow(A4)

A5=imadjust(A4, [0.3,0.7],[]) 對比度增強

imshow(A5)

A7=im2BW(A5) %二值化

imshow(A7)

A8=Bwmorph(A7,'thin',inf) %骨架處理

imshow(A8)

A9=medfilt2(A5) %對對比度增強的圖片進(jìn)行椒鹽濾噪

imshow(A9)

表2以甲骨文拓片材料為例列出了利用Matlab對甲骨文字材料視頻輸入識別前進(jìn)行圖片預(yù)處理的各階段的效果圖.表中所示圖形為原圖大小的50%.

4.2 實驗分析

對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，并與其他實現(xiàn)方式[5]相同效果進(jìn)行比較，可知：

1)使用Matlab對甲骨文字材料視頻輸入識別前進(jìn)行圖片預(yù)處理比其他處理方式方便、快捷、靈活、高效.

2)對于印刷體、手寫體和拓片三種介質(zhì)上的甲骨文字，其中印刷體和手寫體的處理相對簡單，而拓片由于介質(zhì)是動物骨頭加上契刻文字多年在地下深藏，出土后，圖片存在的噪聲比較多，因此，拓片在識別前需要做的處理工作相對較多.

3)對于文字圖像信息，對比度增強與二值化效果相當(dāng)，可以不做對比度增強處理.

4)通過去噪可以很好地消除圖片的模糊信息，提高圖片文字的識別度.

但是如果拓片部分文字圖片像素信息缺失，可能會導(dǎo)致文字筆畫不連通，圖片文字處理還存在連通性處理的不好的問題.

表2 利用Matlab對甲骨文拓片視頻輸入識別前進(jìn)行圖片預(yù)處理的各階段的效果圖

5 結(jié) 語

本文重點對甲骨文視頻輸入法中的圖文處理提取文字信息進(jìn)行了研究，為甲骨文文稿視頻輸入文字識別做了準(zhǔn)備工作.實驗表明，在圖形圖像學(xué)技術(shù)的支持下，可以實現(xiàn)由圖片提取文字信息，但是如前文所說，在提取文字的筆畫連通信息方面還有待進(jìn)一步提高.并可形成規(guī)范[9].

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