基于二進制的印刷體數字識別算法

卿東升 李建軍 鄧巧玲

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

關鍵詞：數字識別；二進制；特征值；數字分割

中圖分類號：TP391.4文獻標志碼：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

隨著互聯網的發展和科學技術的不斷進步和成熟，大數據、物聯網及互聯網+等智能科學技術時代已經到來，數字圖像識別技術的應用也越來越廣泛[1-3]。在此之前，印刷體數字的識別有很多算法，但這些算法各有優缺點[4-6]。本文提出一種基于二進制特征的印刷體數字識別方法，利用數字本身的獨特結構，把其獨特的結構轉化為二進制數字0和1，并用一組二進制數字來表示一個數字，作為該數字的識別編碼。該算法容易理解、識別率高、擴展性好及易于后期的維護和升級。

1數字分割技術

1.1提取掃描圖像

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

1.2分割方法

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

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

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

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

2數字二進制特征值提取

通過分割數字圖像技術得到單個數字圖像后，提取單個數字圖像二進制特征值。根據數字特征識別需要，文中提取的數字特征值的個數為7。

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

此時，印刷體數字1234567890提取到的二進制特征值為0111111111。

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

此時，1234567890提取到的二進制特征值為1111001111。

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

此時，1234567890提取到的二進制特征值為1101010111。

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

此時，1234567890提取到的二進制特征值為1010000100。

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

此時，1234567890提取到的二進制特征值為0011110111。

（6）判斷該組數字圖像左邊界的橫坐標和右邊界的橫坐標是否相等。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字0的特殊性，如圖7所示。

此時，1234567890提取到的二進制特征值為0000000001。

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

此時，1234567890提取到的二進制特征值為1111101100。

4數字識別

4.1數字二進制特征值

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

4.2識別過程

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

5結束語

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

參考文獻

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