標(biāo)牌壓印字符圖像獲取與處理中的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一類標(biāo)識(shí)字符，是直接采用機(jī)加工的方法制作在物體表面上的，標(biāo)識(shí)字符與母體同色，且為立體字符。正是這個(gè)特點(diǎn)使得對(duì)它們的研究難以直接借用現(xiàn)有的字符識(shí)別研究成果，因而成為光學(xué)字符識(shí)別中的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。隨著制造業(yè)信息化水平的提高，對(duì)這類字符的自動(dòng)識(shí)別也成為產(chǎn)品信息化管理的一個(gè)必然要求。本文在教育部資助下，開展了如下研究工作： 設(shè)計(jì)了獲取標(biāo)牌壓印字符圖像的機(jī)器視覺系統(tǒng)。采集圖像質(zhì)量的高低是影響壓印字符識(shí)別性能的關(guān)鍵，基于

2、此，首先介紹了機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成，分析了各個(gè)硬件的性能參數(shù)和選擇方法，并根據(jù)標(biāo)牌圖像采集系統(tǒng)的性能特點(diǎn)選擇了相應(yīng)的硬件。分析了光照對(duì)標(biāo)牌字符圖像的影響，在一個(gè)機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中，好的光源與照明方案往往是整個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。字符圖像能否很好地反映字符的特征信息，照明方案起著關(guān)鍵的作用。研究了不同的照明方案對(duì)標(biāo)牌壓印字符成像的影響，同時(shí)研究了字符載體的反射特性對(duì)圖像質(zhì)量的影響。基于LED光源等機(jī)器視覺硬件建立了標(biāo)牌圖像采集系統(tǒng)，通過對(duì)大量不

3、同材質(zhì)和版面的標(biāo)牌進(jìn)行圖像采集實(shí)驗(yàn)，最終確定了低角度LED光源構(gòu)成的照明方案作為標(biāo)牌圖像采集的最佳照明方案。 研究了標(biāo)牌圖像的光照處理方法。選擇輻射度光照模型作為標(biāo)牌圖像的模型。針對(duì)標(biāo)牌圖像的特性，將多種光照處理方法應(yīng)用于標(biāo)牌圖像進(jìn)行處理。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)標(biāo)牌壓印字符系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了一種對(duì)光照處理效果對(duì)比方案。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明，同態(tài)濾波算法可以作為一種有效的標(biāo)牌圖像光照處理算法。 提出了利用圖像分層技術(shù)對(duì)壓印

4、字符圖像進(jìn)行自動(dòng)分割的方法。系統(tǒng)地研究了標(biāo)牌圖像壓印字符的自動(dòng)分割問題。根據(jù)標(biāo)牌圖像的特點(diǎn)，提出利用圖像分層技術(shù)對(duì)標(biāo)牌壓印字符進(jìn)行分割的方法。首先根據(jù)標(biāo)牌圖像灰度分布的特點(diǎn)將圖像從最暗層到最亮層進(jìn)行分層，對(duì)最暗層圖像進(jìn)行自適應(yīng)二值化可得到標(biāo)牌圖像中的印刷文本圖像。繼而，基于連通域分析對(duì)印刷文本圖像進(jìn)行分析確定其所在區(qū)域，最后將確定的印刷文本區(qū)域從原始圖像中去除，可得到目標(biāo)區(qū)域，即僅含有壓印字符區(qū)域的目標(biāo)圖像。經(jīng)過對(duì)大量標(biāo)牌圖像進(jìn)行分割實(shí)

5、驗(yàn)證明，圖像分層技術(shù)是一種適用于標(biāo)牌壓印字符分割的有效算法。 研究了壓印字符圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)及恢復(fù)算法。圖像質(zhì)量是影響字符識(shí)別系統(tǒng)精度的關(guān)鍵，對(duì)標(biāo)牌圖像中進(jìn)行質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)能有效地降低識(shí)別系統(tǒng)的拒識(shí)率和誤識(shí)率。提出了利用五個(gè)質(zhì)量參數(shù)來評(píng)價(jià)標(biāo)牌圖像質(zhì)量，即黑色斑點(diǎn)因子、白色斑點(diǎn)因子、粘連字符因子、斷裂字符因子和字符的高度、寬度和位置等參數(shù)，對(duì)標(biāo)牌圖像的質(zhì)量進(jìn)行了整體評(píng)價(jià)，定量地給出圖像的質(zhì)量等級(jí)。針對(duì)某些具有特定質(zhì)量的標(biāo)牌圖像建立了相

6、應(yīng)的圖像質(zhì)量改善方法。實(shí)現(xiàn)了從單幅圖像中自動(dòng)提取出不同圖像質(zhì)量等級(jí)的字符，即實(shí)現(xiàn)了不同質(zhì)量等級(jí)字符圖像的分類功能，為下一步針對(duì)不同質(zhì)量等級(jí)字符建立相應(yīng)的圈像處理算法奠定了良好的基礎(chǔ)。 利用Gabor濾波器提取壓印字符的方向特征進(jìn)行識(shí)別。提出了一種基于灰度圖像和Gabor變換的壓印字符特征提取新方法。設(shè)計(jì)了一組Gabor濾波器，然后對(duì)壓印字符的灰度圖像直接進(jìn)行特征抽取，分別提取壓印字符水平、豎直、左、右對(duì)角線等四個(gè)方向上的局部筆畫