一种针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法
【专利摘要】本发明公开一种针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法，包括标准化预处理、边缘检测、直线检测与位置点归类、描述向量形成和归一化处理部分，得到最终的特征化向量。本发明的描述特征化向量对直线段偏离度特征具有平移、旋转和尺度不变性，能够作为具有印刷特征的直线段的特征描述子；本发明所述的特征提取方法可通过软件由计算机自动完成，不受主观因素的影响。
【专利说明】
-种针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法
技术领域
[0001] 本发明设及图像处理技术，尤其设及一种针对印刷特征的线段偏离度特征提取方 法。
【背景技术】
[0002] 众所周知，线段只有长度没有宽度，任意两条线段都是相似的，因此在理论上无须 区分两条线段。但在现实生活中，无论是印刷技术、还是计算机屏幕成像，都必须用特定的 物理方式去表达线段。现实物理世界中，将线段印刷到载体上时，比如印刷字母H，其在水平 方向和垂直方向都有直线成份。印刷过程中墨迹与印刷载体间的相互作用，不可避免地会 导致墨迹在边缘的扩散行为。因此，刻画运种由于物理表现方式造成的物理真实线段与理 想线段的偏离程度，对于把握印刷特征、回溯印刷品出处等，具有十分重要的应用价值。
[0003] 目前，描述运种线特征的最常见的方法就是链码，它是通过相邻像素间的位置关 系来描述一段轮廓，并不能反映出轮廓的偏离程度。与点特征相比，印刷品上的直线特征具 有更好的稳定性，磨损程度对特征提取的影响较小。由于油墨在边缘的扩散行为的随机性， 保证了特征的唯一性；由于运种偏离程度的大小与直线的位置和方向无关，保证了特征对 平移和方向具有不变性;通过印刷品的先验知识及对偏离距离的归一化处理，保证了特征 对尺度具有不变性。因此，通过真实线段与理想线段间的偏离程度来描述线段特征是合适 的、可行的。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种针对印刷特征的 线段偏离度特征提取方法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种针对印刷特征的线段偏离度特 征提取方法，包括W下步骤：
[0006] 1)图像处理:采集印刷品的图像，将印刷品图像转化为标准图像；
[0007] 2)边缘检测:使用化nny边缘检测算子对图像进行边缘检测，得到图像的边缘位置 占 .
[000引3)直线检测:利用化U曲变换原理对检测到的边缘位置点进行直线检测，获得多条 直线；
[0009] 4)位置点归类:计算每个边缘位置点到直线的距离和投影位置点，根据距离最近 原则将位置点分配到各条直线上；
[0010] 具体如下:设立两个阔值，位置点到直线的最近距离dl和最远距离d2;当位置点到 任意直线的距离都大于最远距离d2时，则该位置点不属于任何一条直线，剔除该位置点；当 位置点到多条直线的距离都小于最近距离dl时，则该位置点属于距离小于最近距离dl的多 条直线;其余位置点属于距离最近的直线；
[0011] 5)对位置点在直线上的投影位置进行聚类，确定直线上的直线段个数；
[0012] 6)根据每个直线段上位置点在直线上的投影位置，按照直线方向进行排序，确定 直线段的两个端点对应的位置点；
[0013] 在步骤6)之前，还包括W下预处理步骤6.1):删除位置点个数小于预设值的直线 段。
[0014] 在步骤6)之前，还包括W下预处理步骤6.2):对直线段上的位置点进行筛选，删除 大于平均距离1.5倍的位置点，所述平均距离为所有位置点到距离最近的直线的距离，若位 置点到距离最近的直线的距离小于dl，则距离记为dl;
[0015] 7)描述向量形成:具体步骤为：
[0016] 7.1)对每条直线段上的位置点到直线的距离，按照直线方向进行排列形成原始描 述向量，描述向量的各个分量的值即为对应位置点到直线的距离值；
[0017] 7.2)根据位置点与直线的位置关系确定向量各个分量的正负符号，具体规则如 下：
[0018] 选定直线段的一个端点A，任意位置点B，位置点B到直线的垂足为C，并将向量 与向量扩充成=维向量，则向量:?与向量玄S叉乘结果的第=维分量的符号为位置点B 对应分量的符号。
[0019] 8)归一化处理，具体步骤为：
[0020] 8.1)对步骤7)获得的原始描述向量进行等距离插值，得到插值后的描述向量；
[0021] 8.2)计算插值描述向量中各个分量的均值dMean;
[0022] 8.3)将插值描述向量分量减去均值dMean，得到归一化的描述向量。
[0023] 按上述方案，所述步骤1)中标准图像定义为:在图像采集过程中，对图像进行重新 尺度化，使其符合预设的图像尺寸大小。
[0024] 按上述方案，所述步骤1)中将印刷品图像转化为特征化向量的具体步骤为：
[0025] 步骤1:对印刷品图像进行图像分割；
[0026] 步骤2:在分割后的图像中选择特定的细长矩形位置区域;此处特定可W为事先指 定，或根据自定义的规则设定的矩形位置区域；
[0027] 细长矩形位置区域为长宽比大于4的矩形位置区域；
[0028] 步骤3:计算特定细长矩形位置区域的中屯、坐标（由于图像的尺寸是预先规定的， 可W定义坐标）；
[0029] 步骤4:根据细长矩形位置区域的中屯、坐标，对印刷品图像在特定的中屯、坐标点的 局部，计算线段偏离度，再将所得的结果记录为向量形式，即得到特征化向量。
[0030] 本发明产生的有益效果是:本发明提出的一种针对印刷特征的线段偏离度特征提 取方法，为描述印刷品上直线段提供了一种客观的描述标准。为后续印刷品的识别鉴证提 供了良好的基础。
【附图说明】
[0031] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0032] 图1是本发明实施例的方法流程图；
[0033] 图2是本发明实施例中的直线检测示意图；
[0034] 图3是本发明实施例中的提取直线段示意图；
[0035] 图4是本发明实施例中的特征归一化示意图。
【具体实施方式】
[0036] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不用于限 定本发明。
[0037] 如图1所示，本发明提出的线段偏离度描述方法，包含五个关键步骤:标准化预处 理、边缘检测、直线检测与位置点归类、描述向量形成和归一化处理，如图1所示。
[0038] 步骤1:标准化预处理，具体步骤有：
[0039] 步骤1.1:使用摄像头对印刷品近距离拍摄，W获得边缘清晰的图像，如图2(a)所 示；
[0040] 步骤1.2:对图像进行灰度化处理、高斯滤波，并根据印刷品的固有特征，将图像输 出为标准图像，如图2(b)所示，
[0041] 步骤2:边缘检测，使用化nny边缘检测算子对图像进行边缘检测，得到图像的边缘 位置点，如图2(c)所示。
[0042] 步骤3:直线检测与位置点归类，具体步骤有：
[0043] 步骤3.1:利用化U曲变换原理对检测到的边缘位置点进行直线检测，如图2(d)所 示；
[0044] 步骤3.2:计算每个边缘位置点到直线的距离和投影位置点，根据距离最近原则将 位置点分配到各条直线上；
[0045] 需要指出的是，某些位置点可能属于多条直线，也有可能不属于任何直线。对于运 种情况，需要设立两个阔值，位置点到直线的最近距离th化arDis和最远距离tWarDis。当 位置点到任意直线的距离都大于最远距离tWarDis时，则该位置点不属于任何一条直线； 当位置点到多条直线的距离都小于最近距离th化arDis时，则该位置点属于多条直线。
[0046] 步骤3.3:对位置点在直线上的投影位置进行聚类，确定直线上的直线段个数；
[0047] 聚类的原则为类内距离最小，类间距离最大。将位于图像下方某条直线段上位置 点与投影位置连线，形成的直线特征图，如图3(a)所示。图3(b)和图3(c)所示的是，将直线 段的投影位置进行聚类后形成的两条独立直线段。由于图3(b)所示直线段过短，将会被舍 弃。
[004引步骤3.4:对每个直线段上位置点在直线上的投影位置，按照直线方向进行排序， 确定直线段的端点位置。
[0049] 在此过程中，需要对直线段上的位置点进行进一步的筛选，删除大于平均距离1.5 倍的位置点。
[0050] 此外，删除位置点个数小于thPtNum的直线段。
[0051] 步骤4:描述向量形成，具体步骤为：
[0052] 步骤4.1:对每条直线段上的位置点到直线的距离，按照直线方向进行排列形成原 始描述向量，描述向量的各个分量的值即为对应位置点到直线的距离值；
[0053] 步骤4.2:根据位置点与直线的位置关系确定向量各个分量的正负符号，具体规则 如下：
[0化4]选定直线段的一个端点A,任意位置点B，位置点B到直线的垂足为C，并将向量 与向量瓦扩充成S维向量，则向量3技与向量玄扫叉乘结果的第S维分量的符号确定位置 点B对应分量的符号。
[0055] 图4(a)所示的是，直线段的原始描述向量。
[0056] 步骤5:归一化处理，具体步骤为：
[0057] 步骤5.1:对原始描述向量进行等距离插值，得到插值后的描述向量，如图4(b)所 示；
[005引步骤5.2:计算插值描述向量中各个分量的均值dMean;
[0059] 步骤5.3:将插值描述向量分量减去均值dMean,得到归一化的描述向量，如图4(c) 所示；
[0060] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可W根据上述说明加W改进或变换， 而所有运些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 图像处理:采集印刷品的图像，将印刷品图像转化为标准图像； 2) 边缘检测:对图像进行边缘检测，得到图像的边缘位置点； 3) 直线检测:对检测到的边缘位置点进行直线检测，获得多条直线； 4) 位置点归类:计算每个边缘位置点到直线的距离和投影位置点，根据距离最近原则 将位置点分配到各条直线上； 具体如下：设立两个阈值，位置点到直线的最近距离dl和最远距离d2;当位置点到任意 直线的距离都大于最远距离d2时，则该位置点不属于任何一条直线；当位置点到多条直线 的距离都小于最近距离dl时，则该位置点属于距离小于最近距离dl的多条直线；其余位置 点属于距离最近的直线； 5) 对位置点在直线上的投影位置进行聚类，确定直线上的直线段个数； 6) 根据每个直线段上位置点在直线上的投影位置，按照直线方向进行排序，确定直线 段的两个端点对应的位置点； 7) 描述向量形成:具体步骤为： 7.1) 对每条直线段上的位置点到直线的距离，按照直线方向进行排列形成原始描述向 量，描述向量的各个分量的值即为对应位置点到直线的距离值； 7.2) 根据位置点与直线的位置关系确定向量各个分量的正负符号，具体规则如下： 选定直线段的一个端点A，任意位置点B，位置点B到直线的垂足为C，并将向量与向 量：^扩充成三维向量，则向量；?与向量M叉乘结果的第三维分量的符号为位置点B对 应分量的符号。 8) 归一化处理，具体步骤为： 8.1) 对步骤7)获得的原始描述向量进行等距离插值，得到插值后的描述向量； 8.2) 计算插值描述向量中各个分量的均值dMean; 8.3) 将插值描述向量分量减去均值dMean，得到归一化的描述向量，称为特征化向量。2. 根据权利要求1所述的针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法，其特征在于，在步 骤6)之前，还包括以下预处理步骤6.1):删除位置点个数小于预设值的直线段。3. 根据权利要求1所述的针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法，其特征在于，在步 骤6)之前，还包括以下预处理步骤6.2):对直线段上的位置点进行筛选，删除大于平均距离 1.5倍的位置点，所述平均距离为所有位置点到距离最近的直线的距离，若位置点到距离最 近的直线的距离小于dl，则距离记为dl。4. 根据权利要求1所述的针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法，其特征在于，所述 步骤1)中标准图像定义为:在图像采集过程中，对图像进行重新尺度化，使其符合预设的图 像尺寸大小。5. 根据权利要求1所述的针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法，其特征在于，所述 步骤1)中将印刷品图像转化为特征化向量的具体步骤为： 步骤1:对印刷品图像进行图像分割； 步骤2:在分割后的图像中选择细长矩形位置区域； 步骤3:计算所选细长矩形位置区域的精细化中心坐标； 步骤4:根据细长矩形位置区域的精细化中心坐标，对印刷品图像在特定的精细化中心 坐标点的局部，计算线段偏离度，再将所得的结果记录为向量形式，即得到特征化向量。6. 根据权利要求1所述的针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法，其特征在于，所述 步骤2)中边缘检测为使用Canny边缘检测算子对图像进行边缘检测，得到图像的边缘位置 点。7. 根据权利要求1所述的针对印刷特征的线段偏离度特征提取方法，其特征在于，所述 步骤3)中直线检测为利用Hough变换原理对检测到的边缘位置点进行直线检测，获得多条 直线。
【文档编号】G06K9/46GK106022335SQ201610323474
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】宋育锋
【申请人】宋育锋