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[發(fā)明專利]一種基于交互式分割的低對(duì)比度沖壓字符識(shí)別算法在審

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201811214228.5 申請(qǐng)日: 2018-10-18
公開(公告)號(hào): CN109543673A 公開(公告)日: 2019-03-29
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 游照林;向忠;錢淼;胡旭東 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 浙江理工大學(xué)
主分類號(hào): G06K9/32 分類號(hào): G06K9/32;G06K9/34;G06K9/46
代理公司: 紹興市知衡專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33277 代理人: 施春宜
地址: 310018 浙江省杭州市杭*** 國省代碼: 浙江;33
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 沖壓 低對(duì)比度 交互式分割 字符識(shí)別算法 特征提取 灰度 三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 液化石油氣鋼瓶 動(dòng)態(tài)閾值調(diào)整 二值化圖像 字符歸一化 閉環(huán)回路 單個(gè)字符 灰度投影 累加圖像 傾斜校正 特征輸入 提取容器 圖像水平 字符分割 垂直的 二值化 歸一化 魯棒性 識(shí)別率 投影圖 校正圖 自適應(yīng) 山谷 分割
【權(quán)利要求書】:

1.一種基于交互式分割的低對(duì)比度沖壓字符識(shí)別算法,其特征在于:包括以下幾個(gè)步驟:

(1)交互式分割:采用MeanShift圖像分割算法分割輸入圖像,用戶標(biāo)記背景及包含字符的目標(biāo)鋼瓶,采用最大相似性估計(jì)方法進(jìn)行同質(zhì)化區(qū)域融合,最終分割出包含字符的液化石油氣鋼瓶,去除復(fù)雜背景干擾;

(2)自適應(yīng)傾斜校正:通過訓(xùn)練包含三層的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)能夠定位并提取理想的字符邊緣;通過訓(xùn)練大量的傾斜圖像,該網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)步驟步驟(1)的結(jié)果圖進(jìn)行自適應(yīng)傾斜校正的目的;

(3)閉環(huán)回路二值化:通過閉環(huán)回路,調(diào)整二維熵的動(dòng)態(tài)范圍,找出二維熵的最低值,其對(duì)應(yīng)于最好的閾值化圖像效果;

(4)灰度投影及字符歸一化:步驟(3)所得到的二值化圖像進(jìn)行灰度投影,根據(jù)灰度投影圖的山谷和山峰位置,精確定位并分割出單個(gè)沖壓字符,所得的單個(gè)字符歸一化到同一大小;

(5)特征提取與識(shí)別:采用HOG特征提取容器,對(duì)步驟(4)所得的字符進(jìn)行特征提取,將提取的特征輸入到三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練識(shí)別。

2.如權(quán)利要求1所述的基于交互式分割的低對(duì)比度沖壓字符識(shí)別算法,其特征在于:所述步驟(1)中,MeanShift圖像分割算法具體為:將復(fù)雜的背景通過粗化提取整體信息,進(jìn)而將圖像分割;對(duì)屬于同一物體的子區(qū)域,計(jì)算顏色直方圖并進(jìn)行相似性估計(jì)以實(shí)現(xiàn)子區(qū)域融合;將顏色直方圖分為16*16*16=4096個(gè)區(qū)間,定義不同區(qū)域R和區(qū)域Q的相似性估計(jì)方法,計(jì)算公式如下:

其中u表示直方圖區(qū)間數(shù),表示區(qū)間R的歸一化顏色直方圖,表示區(qū)間Q的歸一化顏色直方圖,p(R,Q)表示區(qū)域R,Q的相似性估計(jì)值。

3.如權(quán)利要求1所述的基于交互式分割的低對(duì)比度沖壓字符識(shí)別算法,其特征在于:所述步驟(1)中,卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括卷積層,池化層和全連接層;該卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有參數(shù)共享和局部感知的功能,每個(gè)神經(jīng)元對(duì)局部進(jìn)行感知,然后在高層將局部的信息綜合起來得到全局的信息。

4.如權(quán)利要求1所述的基于交互式分割的低對(duì)比度沖壓字符識(shí)別算法,其特征在于:所述步驟(3)中,利用二維熵來顯示閾值化后黑白像素的分布情況,進(jìn)而調(diào)整控制回路;二維熵值越小,對(duì)應(yīng)該圖像質(zhì)量越好,該時(shí)刻使用的閾值越好;二維熵的計(jì)算公式如下:

5.如權(quán)利要求1所述的基于交互式分割的低對(duì)比度沖壓字符識(shí)別算法,其特征在于:所述步驟(4)中,先對(duì)自適應(yīng)閾值后的輸出圖像進(jìn)行水平投影,分割出單行字符,然后再進(jìn)行垂直投影,分割出單個(gè)字符,之后將單個(gè)字符歸一化為30*30像素大小;灰度投影法計(jì)算公式如下:

其中M,N分別是圖像寬度和高度;dst(x,y)表示需要進(jìn)行灰度投影的圖像,ph(y)表示水平投影函數(shù),y=0,1,...N;Ph(y)表示垂直投影函數(shù),x=0,1,...M。

6.如權(quán)利要求1所述的基于交互式分割的低對(duì)比度沖壓字符識(shí)別算法,其特征在于:所述步驟(5),采用HOG特征提取器進(jìn)行特征提取,特征的提取步驟如下:首先計(jì)算圖像的梯度,計(jì)算公式如下:

G(x,y)=I(x+1,y)-I(x-1,y)

G(x,y)=I(x,y+1)-I(x,y-1)

Gx(x,y),Gy(x,y)分別表示圖像中像素點(diǎn)(x,y)在水平方向上和垂直方向上的梯度;像素點(diǎn)(x,y)處的梯度幅值和梯度方向計(jì)算公式如下:

其中G(x,y)表示像素點(diǎn)(x,y)的梯度幅值,θ(x,y)表示像素點(diǎn)(x,y)的剃度方向;

然后將輸入圖分成若干個(gè)mc×mc的單元,用9個(gè)區(qū)間統(tǒng)計(jì)每個(gè)單元中像素點(diǎn)的梯度,即將360°分為9個(gè)不同的方向塊,將屬于同一梯度方向區(qū)間的像素歸為一個(gè)區(qū)間中;

最后,將提取的特征輸入到三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行訓(xùn)練識(shí)別,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為提取的特征維數(shù),輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為分類數(shù),隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下:

其中式中,q表示隱藏層節(jié)點(diǎn)的數(shù)量,d表示字符特征的維數(shù),l表示分類數(shù)目。

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1、專利原文基于中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

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