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1、一種在線圖像編碼識別系統的設計摘要:本文介紹了在線圖像編碼字符識別系統的設計與實現過程,對其中重點環(huán)節(jié)進行了分析與研究,給出了主要環(huán)節(jié)問題的解決方法,在識別算法上,結合模板匹配與特征識別,提出了基于特征加權的模板匹配算法,該算法對提高字符識別率提到了較好的作用。關鍵詞:圖像處理;模式識別;特征加權;軟件設計0引言圖像編碼字符識別的研究目前仍是國內外一個重點研究課題,它具有廣泛的應用背景,比如車牌號碼自動識別、郵政編碼的自動識別、試卷自動閱讀、報表自動處理等,由于這種在線圖像編碼字符的識別都具有一些共性,本文結合在線輪胎
2、編碼字符識別系統的設計,對一般圖像編碼字符識別系統進行了闡述,對關鍵環(huán)節(jié)進行了研究與分析,該方法對其它在線圖像編碼字符系統的開發(fā)具有一定指導意義。1在線圖像編碼識別系統流程在線圖像編碼字符識別系統主要包括數字圖像的采集、存儲、圖像預處理、編碼圖像提取、編碼特征提取、編碼識別和后續(xù)處理等一些環(huán)節(jié),其流程圖如圖1所示。圖像預處理后續(xù)處理編碼特征提取與識別編碼圖像的采集與存儲圖1在線圖像編碼字符識別系統流程圖在線輪胎圖像編碼字符識別系統要求對通過生產流水線上每一個輪胎采集含有輪胎編碼的圖像,然后通過對圖像的處理,提取出輪胎編
3、碼特征,采用合適的識別算法將每一位編碼字符進行識別。由于輪胎編碼字符在輪胎上有一定變形,且攝像角度不同,得到的編碼圖像差異也很大,規(guī)律性差,所以編碼圖像的預處理和識別算法的選取顯得尤為重要。2圖像采集與存儲在線編碼圖像通常使用數碼攝像機、數碼照相機、數碼攝像頭等設備采集并輸入計算機進行處理,本系統采用QuickCamPro4000數碼攝像頭采集輪胎編碼圖像,直接按JPG格式存儲。編碼圖像一般都要先轉成BMP圖像格式,因為BMP格式己經成為PC領域事實上的標準——幾乎所有為Windows操作系統設計的圖像處理軟件都支持這
4、種格式的圖像。BMP是Windows的原始位圖格式,它可以用于保存任意類型的位圖數據,可以支持所有的屏幕分辨率和Windows所支持的顏色組合。一般情況下,為了保證顯示的高效率,它對圖像數據沒有任何的壓縮,所以一幅很小的位圖就可能占據相當大的空間。BMP位圖文件包括位圖文件頭、位圖信息頭、調色板、位圖數據區(qū)四個部分,位圖文件頭由14個字節(jié)構成,位圖信息頭由40個字節(jié)構成,調色板的大小取決于色彩數,單色圖像調色9板占8個字節(jié),16色圖像調色板占64個字節(jié),256色圖像調色板占1024個字節(jié),224色圖像沒有調色板,位圖數
5、據區(qū)內數據按行順序自下而上、自左而右排列。3圖像預處理圖像預處理主要包括有:圖像灰度化、圖像降噪與增強、編碼區(qū)邊緣檢測、圖像幾何校正、編碼區(qū)圖像提取、編碼圖像二值化、字符分割、字符歸一化等。下面介紹幾個關鍵環(huán)節(jié)的處理過程。3.1圖像灰度化處理編碼圖像通常是彩色的,實際識別用的圖像是灰度圖,所在需要先將彩色編碼圖像轉換為灰度圖像。在RGB顏色模型中,如果R=G=B,則顏色(R,G,B)表示一種黒白顏色,其中R=G=B的值叫灰度值,灰度化處理就是使彩色的R、G、B分量值相等的過程。常用灰度化處理方法是加權平均值法,即R=G
6、=B=(WRR+WGG+WBB)/3其中,WR、WG、WB分別是R、G、B的權值,實驗和理論證明,當WR=0.3,WG=0.59,WB=0.11時,即當R=G=B=0.30R+0.59G+0.11B時,能得到最合理的灰度圖像。3.2圖像增強處理3.2.1直接灰度變換①線性灰度變換:假設圖像灰度是線性變化的,如原圖像f(x,y)灰度范圍為[a,b],要求變換后圖像灰度范圍達到[c,d],根據線性規(guī)律,則變換后圖像g(x,y)為:(1)②非線性變換——對數變換和指數變換。當需要擴展低灰度區(qū)、壓縮高灰度區(qū)時使用對數變換,當需
7、要擴展高灰度區(qū)時使用指數變換。3.2.2平滑濾波—降噪由于噪聲對應圖像中的區(qū)域邊緣等灰度值具有較大較快變化的部分,屬高頻分量,所以使用低通濾波器(即平滑濾波器)降噪。同時平滑還可以使圖像模糊,有利于在提取較大的目標前去除較小的細節(jié)或將目標內的小間斷連接起來。平滑降噪的方法是使用模板對圖像進行卷積運算,線性平滑濾波器最常用的模板是如圖2所示的3×3模板,將此模板與圖像中像素按如下方法進行卷積運算,可得到平滑降噪的圖像。①將模板在圖中漫游,并將模板中心與圖中每個像素位置重合;②將模板上系數與模板下對應像素相乘;③將所有乘積
8、相加;④將和賦給圖中對應模板中心位置的像素。非線性平滑濾波器最常用的是中值濾波器,它將區(qū)域中所有的值按大小進行排序,將排序后位于中間的像素值賦予中心像素。中值濾波可有效地去除隨機噪聲,能得到較好的視覺效果。3.3編碼區(qū)邊緣檢測9邊緣是灰度值不連續(xù)的結果,可利用求一階和二階導數的方法檢測到。因為在邊緣地帶導數值大,而非邊緣的地方導數