卿東升 李建軍 鄧巧玲

摘要：為了保證印刷體數(shù)字識別的準(zhǔn)確性和良好的擴(kuò)展性，提出了一種基于二進(jìn)制的印刷體數(shù)字識別算法，旨在為每一個被識別的印刷體數(shù)字分配一組特定的二進(jìn)制，從而保證其識別的準(zhǔn)確性和可擴(kuò)展性。通過Matlab編程仿真可知，識別的準(zhǔn)確率非常高，證明了其識別的可行性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字識別；二進(jìn)制；特征值；數(shù)字分割

中圖分類號：TP391.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008-1739（2018）05-62-3

Printed Digital Recognition Algorithm Based on Binary

QING Dongsheng1， LI Jianjun1，DENG Qiaoling2（1.College of Computer Science and Information Technology， Central South University of Forestry and Technology， Changsha Hunan 410004， China；2. Hunan Applied Technology University， Changde Hunan 415000， China）

0引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)+等智能科學(xué)技術(shù)時代已經(jīng)到來，數(shù)字圖像識別技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛[1-3]。在此之前，印刷體數(shù)字的識別有很多算法，但這些算法各有優(yōu)缺點(diǎn)[4-6]。本文提出一種基于二進(jìn)制特征的印刷體數(shù)字識別方法，利用數(shù)字本身的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，把其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)字0和1，并用一組二進(jìn)制數(shù)字來表示一個數(shù)字，作為該數(shù)字的識別編碼。該算法容易理解、識別率高、擴(kuò)展性好及易于后期的維護(hù)和升級。

1數(shù)字分割技術(shù)

1.1提取掃描圖像

在印刷體數(shù)字識別過程中，掃描到的數(shù)字必然會是一連串的數(shù)字，因此，在識別單個數(shù)字之前，必須先對這一連串?dāng)?shù)字進(jìn)行分割，以便把單個數(shù)字圖像分割出來進(jìn)行識別。

1.2分割方法

文中的數(shù)字分割方法是根據(jù)數(shù)字圖像的特征，尋找數(shù)字圖像中每個數(shù)字的左右邊界來分割每個數(shù)字的圖像，具體步驟如下：

①讀取掃描圖像并轉(zhuǎn)化成二值圖像，獲取該二值圖像的尺寸。由數(shù)字圖像的特征可知，數(shù)字圖像中的每一個數(shù)字都有邊界，因此只要把數(shù)字圖像中的每一個數(shù)字的左右邊界找到，就可以把每一個數(shù)字分離出來。

②從左至右掃描二值圖像，并且用一個游標(biāo)p1來記錄數(shù)字圖像中掃描的變化情況，如果該游標(biāo)遇到數(shù)值為0（p1=0），即該處有黑點(diǎn)，表示在該處找到第一個數(shù)字的左邊界并標(biāo)記col11；繼續(xù)向右掃描來尋找數(shù)字的右邊界，如果在掃描過程中游標(biāo)p1=1，即該處為白點(diǎn)。此時，以該點(diǎn)作為數(shù)字圖像的基點(diǎn)，從上到下掃描該數(shù)字對應(yīng)的所有行，用p2記錄該列數(shù)字圖像變化的情況，如果從上到下掃描該列對應(yīng)的行都沒有找到黑點(diǎn)及p2=1，則表示在該處找到第一個數(shù)字的右邊界并標(biāo)記col12，記錄該數(shù)字圖像為number1。否則，表示該白點(diǎn)只是數(shù)字中間的某個白點(diǎn)，并不是該數(shù)字的右邊界點(diǎn)。此時繼續(xù)向右掃描，直到找到某一列對應(yīng)的行全部為白點(diǎn)及p2=1為止，這樣就分割出了數(shù)字圖像中的第一個數(shù)字。

③以前一個數(shù)字的右邊界為掃描起點(diǎn)，重復(fù)步驟②，以此類推，直到把所有的數(shù)字圖像都分割出來為止，分割示意圖如圖1所示。

2數(shù)字二進(jìn)制特征值提取

通過分割數(shù)字圖像技術(shù)得到單個數(shù)字圖像后，提取單個數(shù)字圖像二進(jìn)制特征值。根據(jù)數(shù)字特征識別需要，文中提取的數(shù)字特征值的個數(shù)為7。

（1）數(shù)字的高度與寬度之比。根據(jù)數(shù)字特征可以發(fā)現(xiàn)，在0～9這幾個數(shù)字中，每一個數(shù)字的高度和寬度之比都是不同的，仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字1的寬度最窄，因此，通過數(shù)字的高度和寬度之比會得出數(shù)字1的比值最大，如圖2所示。

此時，印刷體數(shù)字1234567890提取到的二進(jìn)制特征值為0111111111。

（2）選取數(shù)字坐標(biāo)（1/3，1/2）處，向右掃描該組數(shù)字，看是否會碰到黑點(diǎn)，如果碰到，則輸出1；否則，輸出0，如圖3所示。

此時，1234567890提取到的二進(jìn)制特征值為1111001111。

（3）選取數(shù)字坐標(biāo)（1/3，1/2）處，向左掃描該組數(shù)字圖像，看是否會碰到黑點(diǎn)，如果碰到，則輸出1；否則，輸出0，如圖4所示。

此時，1234567890提取到的二進(jìn)制特征值為1101010111。

（4）選取數(shù)字坐標(biāo)（1/2，1/2）處，掃描該組數(shù)字圖像，看其是否為黑點(diǎn)，如果是黑點(diǎn)，則輸出1；否則，輸出0，如圖5所示。

此時，1234567890提取到的二進(jìn)制特征值為1010000100。

（5）選取數(shù)字坐標(biāo)（2/3，1/2）處，掃描該組數(shù)字圖像，看其是否為黑點(diǎn)，如果是黑點(diǎn)，則輸出0；否則，輸出1，如圖6所示。

此時，1234567890提取到的二進(jìn)制特征值為0011110111。

（6）判斷該組數(shù)字圖像左邊界的橫坐標(biāo)和右邊界的橫坐標(biāo)是否相等。如果相等，則輸出1；否則輸出0。選擇其作為特征值是因為數(shù)字0的特殊性，如圖7所示。

此時，1234567890提取到的二進(jìn)制特征值為0000000001。

（7）掃描該組數(shù)字坐標(biāo)（3/7， 1/5）處，看其是否為黑點(diǎn)。如果是黑點(diǎn)，則輸出0；否則，輸出1。該組特征值主要是為了區(qū)別數(shù)字4和9，如圖8所示。

此時，1234567890提取到的二進(jìn)制特征值為1111101100。

4數(shù)字識別

4.1數(shù)字二進(jìn)制特征值

根據(jù)上文中提取到的數(shù)字二進(jìn)制特征值，就可以對0～9中的每一個數(shù)字進(jìn)行識別，每一個數(shù)字特有的一組二進(jìn)制特征值如表1所示。

4.2識別過程

根據(jù)每個數(shù)字提取到的二進(jìn)制特征值，識別步驟如下：①先把所有數(shù)字的二進(jìn)制特征值存入一個數(shù)組中；②從數(shù)組中取出一組二進(jìn)制進(jìn)行比較，如果該二進(jìn)制數(shù)字為0111001，則輸出識別數(shù)字1；否則，比對二進(jìn)制數(shù)字1110001，如果匹配，則輸出識別數(shù)字2；否則，比對二進(jìn)制數(shù)字11001101。以此類推，直到所有數(shù)字都識別完成為止。

5結(jié)束語

通過Matlab編程實驗可知，該算法的準(zhǔn)確率非常高，基本上每一個數(shù)字圖像中的數(shù)字都可以很清楚地識別出來，因為每一個數(shù)字都有特定的二進(jìn)制數(shù)字與其對應(yīng)。理論上來說，該算法的識別率可以達(dá)到100%，且容易理解，可擴(kuò)展性強(qiáng)。但是該算法的執(zhí)行效率不高，所耗費(fèi)的運(yùn)算量比較大，理想的情況，識別10個數(shù)字只需要4位二進(jìn)制數(shù)字足夠，文中算法用了7位二進(jìn)制，造成的原因主要是因為選取的識別點(diǎn)和算法優(yōu)化度不夠，可以通過多做實驗，選取最優(yōu)識別算法，把識別數(shù)字的二進(jìn)制數(shù)減少到4位。

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