一種計(jì)算橢圓印章傾斜角度的方法

李佳琦　崔洪巖　白金成　呂戰(zhàn)　趙偉林　佟喜峰

摘 要 印章傾斜角度計(jì)算是印章真?zhèn)舞b別中非常重要的一個(gè)步驟。本文提出了一種計(jì)算橢圓印章的旋轉(zhuǎn)角度的方法：首先通過各個(gè)像素點(diǎn)的各個(gè)顏色分量的差值檢測(cè)印章區(qū)域，然后通過投影計(jì)算橢圓印章的邊界和中心點(diǎn)坐標(biāo)，最后通過四個(gè)橢圓邊界點(diǎn)計(jì)算橢圓印章的傾斜角度并旋轉(zhuǎn)印章，經(jīng)過幾次計(jì)算傾斜角度和旋轉(zhuǎn)后，可以精確地計(jì)算出印章的傾斜角度并旋轉(zhuǎn)橢圓印章至水平方向。

關(guān)鍵詞 橢圓印章 傾斜角度 圖像旋轉(zhuǎn)

中圖分類號(hào)：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)加工技術(shù)的發(fā)展，仿造的印章與真實(shí)的印章通常非常接近，這些仿造的印章會(huì)給相關(guān)部門帶來巨大的損失。因此，開發(fā)一個(gè)能夠鑒別印章真?zhèn)蔚能浖浅１匾Ｄ壳耙延幸恍┯≌抡鎮(zhèn)舞b別方法，印章真?zhèn)舞b別通常包括基于邊緣差異的方法、基于二維斜分指數(shù)交叉熵的方法、基于邊緣和模板匹配的方法等方法。已有的方法大多是針對(duì)圓形印章或長方形的，本文針對(duì)橢圓形印章提出了一種傾斜角度計(jì)算方法：在確定兩個(gè)橢圓印章的傾斜角度后，可以通過邊界對(duì)齊的方式實(shí)現(xiàn)印章配準(zhǔn)。

1印章區(qū)域檢測(cè)

由于大多數(shù)印章都是紅色的，所以可以根據(jù)顏色找到印章的位置。在一個(gè)BMP圖像中，每個(gè)像素點(diǎn)用三個(gè)字節(jié)分別表示紅、綠、藍(lán)三種顏色的強(qiáng)度。如果某個(gè)像素點(diǎn)的顏色是純紅色，則紅色的強(qiáng)度值為255。但是，如果紅色的強(qiáng)度值為255，則不能判定該點(diǎn)為紅色，例如，紅、綠、藍(lán)的強(qiáng)度值均為255時(shí)，像素點(diǎn)的顏色為白色，而不是紅色。采用下面的條件判斷像素點(diǎn)是否為紅色：

上式中VRed、VGreen和VBlue分別為某個(gè)像素點(diǎn)的紅、綠、藍(lán)三種顏色的強(qiáng)度值，T為閾值。經(jīng)檢測(cè)為紅色的像素點(diǎn)，把VRed、VGreen和VBlue的值均置為0，即黑色；否則把這三個(gè)值都置為255，即白色。

2印章邊界檢測(cè)與中心點(diǎn)檢測(cè)

雖然橢圓印章可能存在傾斜，但是由于橢圓是關(guān)于中心點(diǎn)對(duì)稱的，所以可以通過計(jì)算印章的上下左右邊界求得印章的中心點(diǎn)。如圖1所示，檢測(cè)橢圓形印章中心的主要步驟如下：

（1）在檢測(cè)出紅色區(qū)域并把它作為印章區(qū)域后，通過垂直和水平兩個(gè)方向進(jìn)行投影，計(jì)算每一行和每一列內(nèi)的紅色像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，分別保存在數(shù)組Countx和County中。

（2）根據(jù)Countx找到紅色區(qū)域的左右邊界，假設(shè)分別為Bl和Br。

（3）根據(jù)Bl和Br計(jì)算印章的水平中心：

（4）根據(jù)County找到紅色區(qū)域的上下邊界，假設(shè)分別為Bu和Bd。

（5）根據(jù)Bu和Bd計(jì)算印章的垂直中心：

3傾斜角度計(jì)算

假設(shè)H=Bu - Bd，則不同的旋轉(zhuǎn)角度下H具有不同的值，且將印章旋轉(zhuǎn)至水平時(shí)具有最小高度值。所以，首先以1拔涓簦醞枷褡？60靶「叨卻锏階钚≈凳鋇男嵌茸魑閾苯嵌鵲墓浪闃怠S捎諦輩⑽慈〉剿械男嵌齲緣玫降那閾苯嵌然嵊幸歡ǖ奈蟛睿雜謨≌掄嫖奔穡庋奈蟛鈄鬩緣賈麓砦蟮募鸞峁K裕枰撲憔返那閾苯嵌取H繽？所示，假設(shè)LA和LE是左右邊界線，LB、LC和LD是左右邊界的四等分線，PB1和PB2是LB和橢圓的上下兩個(gè)交點(diǎn)，PB是PB1和PB2的中間點(diǎn)，PD1和PD2是LD和橢圓的上下兩個(gè)交點(diǎn)，PD是PD1和PD2的中間點(diǎn)，經(jīng)過PD的水平線與LB的交點(diǎn)為PW，則PBPDPW構(gòu)成的夾角為橢圓的傾斜角度，由于PB1和PD1關(guān)于橢圓中心非對(duì)稱，所以算得的角度有一些偏差。根據(jù)該角度旋轉(zhuǎn)印章，對(duì)旋轉(zhuǎn)后的印章重新使用該方法計(jì)算傾斜角度，再根據(jù)算得的角度旋轉(zhuǎn)印章，直至傾斜角度PBPDPW變?yōu)?。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，按此方法計(jì)算傾斜角度和旋轉(zhuǎn)印章時(shí)，傾斜角度大致按指數(shù)規(guī)律下降，再旋轉(zhuǎn)2至4次后，傾斜角度即變?yōu)?。

4結(jié)束語

本文針對(duì)橢圓印章提出了一種計(jì)算傾斜角度的算法，首先通過各個(gè)像素點(diǎn)的各個(gè)顏色分量的差值檢測(cè)印章區(qū)域，然后通過投影計(jì)算橢圓印章的邊界和中心點(diǎn)坐標(biāo)，最后通過四個(gè)橢圓邊界點(diǎn)計(jì)算橢圓印章的傾斜角度并旋轉(zhuǎn)印章，經(jīng)過幾次計(jì)算傾斜角度和旋轉(zhuǎn)后，可以精確地計(jì)算出印章的傾斜角度并旋轉(zhuǎn)橢圓印章至水平方向。經(jīng)實(shí)際測(cè)試表明該方法具有較高的精度，可以用于印章真?zhèn)舞b別。

（通訊作者：佟喜峰）

基金項(xiàng)目：2018年黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201810220056。

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