一种基于交点特征提取的数字识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种数字识别方法，具体涉及一种基于交点特征提取的数字识别方 法。
【背景技术】
[0002] 七段式数显仪表有着诸如易于读数、无需估读、准确度高、可调整模式和参数等很 多优点，被人们广泛应用于机械、化工、医药、电子、金融等各行各业中。由于电力行业恶劣 环境的影响，人工操作危险性极高，不利于人为去记录仪表的数据。利用数字图像处理技术 和识别技术可以实现数显仪表的自动识别，不仅可以提高工作效率，保证提高准确率，而且 可以消除人工现场操作的危险性，这些都表明数显仪表的数字识别技术研究具有非常重要 的实用价值。
[0003] 对于数字字符识别，人们提出了很多方法，包括模板匹配法、统计决策法、句法结 构法、模糊判别法、逻辑推理法、神经网络法等。模版匹配法对每个模式类都定义一个标准 的模式，这种方法适用于印刷体数字的识别；统计决策法是在概率论和数理统计的基础上 形成的，抗干扰能力强，但是难以反映模式的精细结构特征;神经网络法需要通过自身的学 习机制形成决策区域，网络的特性由拓扑结构神经元特性决定，利用状态信息对不同状态 的信息逐一训练获得某种映射，但该方法过分依赖特征向量的选取。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于交点特征提取的数字识别方 法，在保证识别精度和抗干扰性的条件下，大大降低了运算量，对电网中数字仪表的识别具 有较高的应用价值。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] -种基于交点特征提取的数字识别方法，所述方法包括如下步骤：
[0007] (1)图像预处理；
[0008] (2)字符区域定位；
[0009] (3)字符分割；
[0010] ⑷交点特征提取；
[0011] (5)字符识别。
[0012]优选的，所述步骤(1)包括如下步骤：
[0013]步骤1-1、灰度化采用对RGB三分量进行加权平均能得到较合理的灰度图像；
[0014] 步骤1-2、中值滤波让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点；
[0015] 步骤1-3、采用最大类间方差法实现二值化，将要识别的目标和图像的背景区分 开。
[0016] 优选的，所述步骤(2)中，所述字符区域定位采用双向投影法处理二值图像，确定 仪表显示区域的具体位置，将包含字符的子图像从整个图像中划分出来。
[0017] 优选的，所述步骤(3)包括如下步骤：
[0018] 步骤3-1、设第k个被识别为数字区域的外接矩形为Rk，这个区域的横坐标、纵坐 标、宽度和高度分别为Xk，yk，Wk，hk;
[0019] 步骤3-2、单个字符外接矩形的面积需要满足S(^Wk.hk<S1，该条件限制了单个字 符区域的大小，S0、 S1表示外接矩形的面积范围，so的值取字符1的外接矩形的最小值，81取 字符8的外接矩形的1.5倍；
[0020] 步骤3-3、单个字符外接矩形的高度差和纵坐标满足在k关i时I yk-yi | <a〇、I hk-hi < ai，考虑到拍摄的图像中存在倾斜，ao设置为1 cm，ai的值设置为2 cm;
[0021] 步骤3-4、设图像第m行第η列的像素为p(m，n)，值为0表示黑，1表示白，单个字符区
，该条件限制区域的像素不能是全白或者全黑，bo的值 设置为〇，bi的值设置为1。
[0022]优选的，所述步骤(4)包括步骤：
[0023] 步骤4-1、选取两条水平扫描直线，标记为A、B，一条垂直扫描线，标记为C;
[0024] 步骤4-2、对字符进行水平扫描，直线A、B在数码管的3/4和1/4处，从左到右扫描， 若出现像素由白变黑则加一，直到扫描结束；
[0025] 步骤4-3、对字符进行垂直扫描，选取直线C为1/2处，将字符垂直平均分割成两部 分，从上到下扫描，每次出现像素由白变黑就加一，直到扫描结束；
[0026] 步骤4-4、记录字符0-9水平和垂直扫描的交点数。
[0027]优选的，所述步骤(5)包括如下步骤：
[0028] 步骤5-1、对于字符1的识别采用提取字符宽度特征的方式，所述宽度特征是一个 相对值，表示字符最大宽度与最小宽度的比值，在所有字符中所述比值最小则为字符1;
[0029] 步骤5-2、字符0、4、6、7、8、9的识别，通过查询记录的所述交点数分辨；
[0030] 步骤5-3、字符2、3、5的交点数完全一样，根据标识矩阵中数字竖直中线左侧一列 非0和非1元素的重心分布来识别，像素重心位于水平中线下侧的则为"2"，重心位于上侧的 则为"5"，竖直中线左侧的目标元素比"5"和"2"少的则为"3"。
[0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0032] 本发明在字符识别之前从区域外接矩形的面积、高度差、纵坐标何像素4个方面点 设置了限制条件，防止将噪声区域误判为数字，提高了数字识别的精确度。
[0033] 本发明结合了字符宽度、直线和字符的交点、标识矩阵元素分布和重心等多个特 征来提取字符特征，交点的位置我们选取了三个具有电表行的位置进行扫描，最后结合标 识矩阵元素的分布精确的将2、3、5数字识别出来，简单准确，降低了运算量。
[0034] 本发明在保证识别精度和抗干扰性的条件下，大大降低了运算量，对电网中数字 仪表的识别具有较高的应用价值，实现了效果比较好的仪表数字实时识别系统。采用这种 方法的优点还在于这种处理方法不需要进行归一化与细化处理。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明提供的一种基于交点特征提取的数字识别方法的流程图
[0036] 图2是本发明提供的交点特征提取图
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0038]七段式数显仪表中数字字符识别是通过使用数字图像处理、模式识别等方法，对 图片中的数字内容进行自动识别。七段式数显仪表的识别流程如图1所示，包括视频信号采 集、图像预处理、数字区域定位和分割、特征提取和数字识别5部分。
[0039]步骤1:图像预处理。预处理过程包括灰度化、中值滤波和二值化。灰度化采用对 RGB三分量进行加权平均能得到较合理的灰度图像；中值滤波让周围的像素值接近的真实 值，从而消除孤立的噪声点;采用最大类间方差法Otsu来实现二值化，将要识别的目标和图 像的背景区分开来。
[0040] 步骤2:字符区域定位。采用双向投影法处理二值图像，确定仪表显示区域的具体 位置，将包含字符的子图像从整个图像中划分出来。
[0041] 步骤3:字符分割。字符分割采用的是双向投影法，