专利名称：一种针对凭证影像的矩形印章定位方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像识别技术领域，尤其涉及一种针对凭证影像的矩形印章定位方法及装置。
背景技术：
凭证影像中会出现各种形状、尺寸的印章，在票据影像的处理中，需要通过各种形状检测方法来检测凭证影像中是否存在指定形状的印章。另外，在检测的同时，需要和其他形状的印章加以区分。其中矩形印章因为盖章时旋转角度不确定，检测比较困难。由于矩形不能像圆形一样，由单一的解析式表达，在目前比较通用的形状检测方法中，检测矩形时首先要进行直线检测。一般地，矩形检测可以总结为以下步骤
首先，提取边缘图。通常使用sobel算子，canny算子等边缘检测算子提取宽度为I像素的边缘图像，在边缘图上进行基于Hough变换的直线检测。Hough是一种在边缘图像上进行的直线检测方法，其基本思想是利用点和线在图像空间和参数空间中的对偶关系，把在图像空间中的直线检测问题转换到参数空间里对点的检测问题，通过在参数空间里进行累加、投票完成检测。图像空间χ-y平面下的直线可以用极坐标方程表示为xcos Θ +ysin Θ = p其中P是坐标原点到直线的距离，Θ是直线的垂线与X轴的夹角。在参数空间P - Θ平面中，定义累加器A，令每一个点(P i，Θ j)都对应一个累加器单元A(i，j)。在取值范围内遍历Θ，对每一个艮据直线的极坐标方程和边缘图中前景点的(x，y)的值计算出对应P的值。再根据每对01和Θ]的值对累加器单元A(i，j)进行累加。累加结束后，由A的局部最大值确定直线。Hough变换方法有各种改进方法，如概率Hough变换，多层Hough变换等。对检测到的直线进行逻辑判定。通过Hough变换投票后，取得四个峰值，对应为矩形的四个边，若这四个边之间的平行和垂直关系符合矩形的逻辑，则判定为检测到矩形。在全图中检测直线时，Hough变换需要很大的计算量，改进的多层Hough变换通过将图像分割成多个子图像分别进行Hough变换投票，然后累加Hough变换的结果，可以解决计算量大的问题。但是在印章检测的应用中，矩形边线段的长度本身有一定的限制，在多个子图像中分别投票并连接直线方法会造成矩形边漏检，进而使得矩形检测不出。另外，在印章影像中，矩形的形状特征容易被破坏。例如，因为盖章时涂抹、印章本身磨损等原因，其影像中的矩形会出现圆角、边不完整的现象，尤其是矩形的短边极易出现残缺。对于这些图片，Hough投票时会出现短边投票票数太少而造成直线漏检，如果改变阈值设定，又会出现非直线误检为直线的现象。那么在Hough变换后提取四个峰值的方法，会因为短边对应的两个峰值不出现，造成检测不准确
发明内容
为了提高在票据影像中检测矩形印章影像的效率与准确率，本发明提出了一种针对印章影像的矩形检测方法，包括SI、依次判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色，生成原图像的二值图；S2、依据所述二值图生成边缘二值图；S3、对所述边缘二值图进行Hough投票提取两条峰值直线，判断是否满足所述两条峰值直线平行并且极轴之差与印章矩形的短边相等，若是则判定所述两条峰值直线为印章的两条长边；S4、在所述两条长边之间，对所述两条长边的垂直方向再进行Hough投票再提取两条峰值直线，判断是否满足所述再提取的两条峰值直线极轴之差与印章矩形的长边相等，若是则判定所述再提取的两条峰值直线为印章的短边。
进一步地，所述步骤SI中判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色包括取当前像素点的RGB值，计算颜色方差值，判断所述方差值是否小于预设的方差阈值，若是则判定所述像素点为背景点，否则判定所述像素点的色度值是否在预设的色度范围之内，若是则判定所述像素为前景点，否则判定所述像素点为背景点。进一步地，所述指定的印章颜色为红色；所述方差阈值为30 ;所述预设的色度范围包括0至40或200至240。进一步地，所述步骤S2之后还包括S21，设置一个正方形窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且大于所述印章影像矩形，判断所述边缘二值图中所述窗口内前景点总数是否小于预设的噪声阈值，若是则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断，否则计算所述前景点的重心，判定所述重心是否在预设区域内，若是则定位成功，记录所述窗口内的边缘二值图，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断。进一步地，所述噪声阈值为50 ;所述窗口边长为印章矩形长边的2. I倍；所述窗口移动的水平步长为所述窗口边长的三分之一，所述窗口移动的竖直步长为所述窗口边长的三分之一；所述预设区域为所述窗口的同心正方形，所述同心正方形边长为所述窗口长度二分之一。本发明还提出了一种针对印章影像的矩形检测装置，包括二值图生成模块，依次判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色，生成原图像的二值图；边缘二值图生成模块，与所述二值图生成模块相连，依据所述二值图生成边缘二值图；印章长边检测模块，与所述边缘二值图生成模块相连，对所述边缘二值图进行Hough投票提取两条峰值直线，判断是否满足所述两条峰值直线平行并且极轴之差与印章矩形的短边相等，若是则判定所述两条峰值直线为印章的两条长边；印章短边检测模块，与所述印章长边检测模块相连，在所述两条长边之间，对所述两条长边的垂直方向再进行Hough投票再提取两条峰值直线，判断是否满足所述再提取的两条峰值直线极轴之差与印章矩形的长边相等，若是则判定所述再提取的两条峰值直线为印章的短边。进一步地，所述判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色包括取当前像素点的RGB值，计算颜色方差值，判断所述方差值是否小于预设的方差阈值，若是则判定所述像素点为背景点，否则判定所述像素点的色度值是否在预设的色度范围之内，若是则判定所述像素为前景点，否则判定所述像素点为背景点。进一步地，所述指定的印章颜色为红色；所述方差阈值为30 ;所述预设的色度范围包括0至40或200至240。进一步地，所述针对印章影像的矩形检测装置还包括印章定位模块，所述印章定位模块与所述边缘二值图生成模块相连，用于在所述边缘二值图上对印章影像进行定位，条件为设置一个窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且大于所述印章影像矩形，判断所述边缘二值图中所述窗口内前景点总数是否小于预设的噪声阈值，若是则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断，否则计算所述前景点的重心，判定所述重心是否在预设区域内，若是则定位成功，记录所述窗口内的边缘二值图，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断。进一步地，所述噪声阈值为50 ;所述窗口边长为印章影像矩形长度的2. I倍；所述窗口移动的水平步长为所述窗口边长的三分之一，所述窗口移动的竖直步长为所述窗口边 长的三分之一；所述预设区域为所述窗口的同心正方形，所述同心正方形边长为所述窗口
长度二分之一。本发明还提出了一种针对凭证影像的矩形印章定位方法，包括SI、依次判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色，生成原图像的二值图；S2、依据所述二值图生成边缘二值图；S3、设置一个窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且大于所述印章影像矩形，判断所述边缘二值图中所述窗口内前景点总数是否小于预设的噪声阈值，若是则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断，否则计算所述前景点的重心，判定所述重心是否在预设区域内，若是则定位成功，记录所述窗口内的边缘二值图，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断。进一步地,所述步骤S3包括S31、初始化一个窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且大于所述印章影像矩形，初始位置为所述边缘图像的左上角；S32、在所述边缘二值图中截取所述窗口覆盖的窗口的二值图，计算所述窗口的二值图的前景点总数；S33、判断所述前景点总数是否大于噪声阈值，若是则执行S34，否则执行步骤S35 ；S34、对所述窗口的二值图进行重心检测判断所述重心是否在预设区域内，若是则表示定位成功，结束定位，否则执行步骤S35 ；S35、判断所述窗口是否已遍历所述边缘二值图，若是则表示定位失败，结束定位，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口，返回步骤S32。进一步地，所述步骤SI中判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色包括取当前像素点的RGB值，计算颜色方差值，判断所述方差值是否小于预设的方差阈值，若是则判定所述像素点为背景点，否则判定所述像素点的色度值是否在预设的色度范围之内，若是则判定所述像素为前景点，否则判定所述像素点为背景点。
进一步地，所述指定印章的颜色为红色；所述方差阈值为30。进一步地，所述噪声阈值为50 ;所述窗口边长为印章影像矩形长度的2. I倍；所述窗口移动的水平步长为所述窗口边长的三分之一，所述窗口移动的竖直步长为所述窗口边长的三分之一；所述预设区域为所述窗口的同心正方形，所述同心正方形边长为所述窗口
长度二分之一。本发明还提出了一种针对凭证影像的矩形印章定位装置，其特征在于，包括二值图生成模块，用于依次判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色，生成原图像的二值图；边缘二值图生成模块，与所述二值图生成模块相连，用于依据所述二值图生成边
缘二值图； 印章定位模块，所述印章定位模块与所述边缘二值图生成模块相连，用于在所述边缘二值图上对印章影像进行定位，条件为设置一个窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且大于所述印章影像矩形，判断所述边缘二值图中所述窗口内前景点总数是否小于预设的噪声阈值，若是则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断，否则计算所述前景点的重心，判定所述重心是否在预设区域内，若是则定位成功，记录所述窗口内的边缘二值图，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断。进一步地，所述印章定位模块在所述边缘二值图上对印章影像进行定位条件为S31、初始化一个窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且大于所述印章影像矩形，初始位置为所述边缘图像的左上角；S32、在所述边缘二值图中截取所述窗口覆盖的窗口的二值图，计算所述窗口的二值图的前景点总数；S33、判断所述前景点总数是否大于噪声阈值，若是则执行S34，否则执行步骤S35 ；S34、对所述窗口的二值图进行重心检测判断所述重心是否在预设区域内，若是则表示定位成功，结束定位，否则执行步骤S35 ；S35、判断所述窗口是否已遍历所述边缘二值图，若是则表示定位失败，结束定位，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口，返回步骤S32。进一步地，所述二值图生成模块中判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色条件为取当前像素点的RGB值，计算颜色方差值，判断所述方差值是否小于预设的方差阈值，若是则判定所述像素点为背景点，否则判定所述像素点的色度值是否在预设的色度范围之内，若是则判定所述像素为前景点，否则判定所述像素点为背景点。进一步地，所述指定印章的颜色为红色；所述方差阈值为30。进一步地，所述噪声阈值为50 ;所述窗口边长为印章影像矩形长度的2. I倍；所述窗口移动的水平步长为所述窗口边长的三分之一，所述窗口移动的竖直步长为所述窗口边长的三分之一；所述预设区域为所述窗口的同心正方形，所述同心正方形边长为所述窗口长度二分之一。本发明通过提取指定颜色的前景图，直接避免了其他颜色的干扰，另外，因为提取后的前景图是二值图，相比在灰度图上做边缘图提取，二值图的边缘提取处理更加简单，计算量更小；通过设置一个窗口，在全图中滑动截取矩形，初步判断矩形的位置，使得Hough投票在一个小范围内进行，减小了误检的几率，同时减小了 Hough投票的计算量JfHough投票与直线逻辑判断步骤分为两次投票两次判断，避免单次Hough投票误检或漏检矩形短边，从而提高了矩形的检测准确率。
图I是实施例一所述针对印章影像的矩形检测方法流程图；图2是实施例一所述针对印章影像的矩形Hough投票示意图；图3是实施例ニ所述针对印章影像的矩形检测装置结构框图；图4是实施例三所述针对凭证影像的矩形印章定位方法流程图；图5是实施例四所述针对凭证影像的矩形印章定位装置结构框图。
具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施方式
来进ー步说明本发明的技术方案。实施例一本实施例提供了一种针对印章影像的矩形检测方法，图I本实施例所述针对印章影像的矩形检测方法流程图，如图I所示，本实施提供的所述针对印章影像的矩形检测方法主要包括以下几个步骤S101、依次判断原图像中各像素点的顔色是否为指定印章的顔色，生成原图像的ニ值图；首先，提取指定的印章顔色，例如红色，定义ー张与原图像大小相等的图
ForegroundImage (i, j),遍历原图像,取当前像素点的RGB值r、g、b,求平均值
「 II (V +ぎ +ゐJ计算此像素点的顔色方差值varval = ^[{r — ανηχι γ + (裒一avrvaly +(b-ανη>α γ设定ー个颜色方差的阈值，根据实验得到此阈值的经验值为30。若varval > 30，认为当前像素点是彩色的，进ー步判断顔色范围，否则直接认定边缘图中此像素点为背景点，令 ForegroundImage (i, j) = O。在确定当前像素点是彩色后，由r、g、b计算得到色度值(Hue值)，并判断Hue值的取值范围，确定当前像素点的颜色属性。例如，已知印章颜色为红色，若当前像素点Hue值h满足O < h < 40 或 200 < h < 240则此像素点是红色,设为前景点，令ForegroundImage (i, j) = I ;否则，此像素点是其他颜色的店，设为背景点，令ForegroundImage (i, j) =0。本步骤得到ー张ニ值图ForegroundImage (i, j),以I表示前景点，以O表示背景点。S102、依据ニ值图生成边缘ニ值图；提取指定颜色后,得到ー张ニ值图像，即前景图ForegroundImage(i, j)。本步骤将提取此ニ值图像的边缘点(即前景点和背景点交界处的点)的集合，生成ー张边缘图。按照以下算法在ForegroundImage (i, j)上提取边缘点首先定义ー张与原图大小相等的单通道边缘图Edgelmage(i, j),初始化所有像素值为O。按行遍历前景图，当ForegroundImage (i, j_l) ^ ForegroundImage (i, j)时，进行如下操作若ForegroundImage (i, j_l) = I,则 EdgeImage (i, j_l) = I ；若ForegroundImage (i, j_l) = O,则 EdgeImage (i, j) = I。同理，按列遍历前景图，当ForegroundImage (i_l, j) ForegroundImage (i, j)时，进行如下操作若ForegroundImage (i_l, j)=,则 EdgeImage (i_l, j) = I; 若ForegroundImage (i_l, j) =0，则 EdgeImage (i, j) = I。本步骤得到ー张ニ值图EdgeImage (i, j)，以I表示前景点，以O表示背景点。S103、进行印章定位重新生成较小范围的边缘ニ值图；所述印章定位方法如下设置ー个边长为M的方形窗ロ，M的值以矩形印章大小的先验值确定，可以设置为印章矩形长边长度的2. I倍。设置窗ロ初始位置为上述边缘图像中左上角，使窗ロ以M/3为步长水平移动，以M/3为步长竖直移动。定义ー张边长为M的方形窗ロ图像Windowlmage (i, j)，由以下算法移动窗ロ截取EdgeImage(i,])设Mst印=M/3，Nstep=M/3分别为窗ロ水平和竖直移动的步长；设X = 0，Y = O分别是窗ロ水平和竖直移动的次数，初始值为O ;截取窗ロ影像WindowImage (i, j) = EdgeImage (i+Mstep XX, j+NstepXY)(0〈=i〈=M，0〈=j〈=M)计算WindowImage (i, j)前景点总数,若大于噪声阈值,进行下ー步重心检测，否则认为窗ロ未截取到前景，返回步骤3)，根据经验，噪声阈值一般设置为50;计算WindowImage (i, j)前景重心,重心位于居中位置则进行下步矩形检测，否则认为窗ロ未截取到完整矩形，返回步骤3)，根据经验，居中位置的范围是窗ロ影像中心边长为 M/2 的方形区域，即 WindowImage (i, j) (M/4〈i〈=3M/4, M/4〈j〈=3M/4)；窗ロ水平移动，令X = Χ+l，重复步骤3);窗ロ移动到EdgeImage (i, j)最右边时,换行,令X = O, Y = Y+1,重复步骤3)；窗ロ移动到Edgelmage(i，j)右下角时终止。但是，窗ロ定位后进行矩形检测，若实际应用中已知检测影像中只有唯一的矩形，则在检测到矩形后終止移动窗ロ。S104、对边缘ニ值图进行Hough投票提取两条峰值直线；经过印章定位后的窗ロ影像(即WindowImage(i, j))中，作Hough变换投票,提取直线并判断直线逻辑是否能够构成矩形。由矩形的几何特征可知，Hough变换的投票結果应该出现四个峰值，其中以Θ分类可以分为两组，两组的Θ值差值近似为90°。但是如果出现印章磨损影像质量等问题，此处的四个峰值中，对应矩形短边的峰值往往不能得到。因此，此时取Hough变换得到的两个峰值。图2是本实施例所述针对印章影像的矩形Hough投票示意图，參见图2，H1 =(P Θ J和H2 = (P 2，Θ 2)，对应的直线L1和L2应为矩形的两条长边。S105、判断是否满足两条峰值直线平行并且极轴之差与印章矩形的短边相等；若H1和H2满足Θ i Θ 2，可断定这两条直线是平行的。若已知w为矩形的短边边长,H1和H2满足IP1-P2I ^ W，则可以断定对应两条直线是矩形的长边。S106、结束检测；S107、确认两条峰值直线为矩形印章的长边；S108、在两条长边之间对两条长边的垂直方向再进行Hough投票再提取两条峰值
直线；令ΘΝ1和ΘΝ2分别在Q1和Θ 2的垂直方向上取值
权利要求
1.一种针对凭证影像的矩形印章定位方法，其特征在于，包括 51、依次判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色，生成原图像的二值图； 52、依据所述二值图生成边缘二值图； 53、设置一个正方形窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且边长大于印章影像矩形的长边，判断所述边缘二值图中所述窗口内前景点总数是否小于预设的噪声阈值，若是则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断，否则计算所述前景点的重心，判定所述重心是否在预设区域内，若是则定位成功，记录所述窗口内的边缘二值图，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断。
2.如权利要求I所述的针对凭证影像的矩形印章定位方法，其特征在于，所述步骤S3包括 531、初始化一个窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且大于所述印章影像矩形，初始位置为所述边缘图像的左上角； 532、在所述边缘二值图中截取所述窗口覆盖的窗口的二值图，计算所述窗口的二值图的前景点总数； 533、判断所述前景点总数是否大于噪声阈值，若是则执行S34，否则执行步骤S35； 534、对所述窗口的二值图进行重心检测判断所述重心是否在预设区域内，若是则表示定位成功，结束定位，否则执行步骤S35 ； 535、判断所述窗口是否已遍历所述边缘二值图，若是则表示定位失败，结束定位，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口，返回步骤S32。
3.如权利要求I或2所述的针对凭证影像的矩形印章定位方法，其特征在于，所述步骤SI中判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色包括取当前像素点的RGB值，计算颜色方差值，判断所述方差值是否小于预设的方差阈值，若是则判定所述像素点为背景点，否则判定所述像素点的色度值是否在预设的色度范围之内，若是则判定所述像素为前景点，否则判定所述像素点为背景点。
4.如权利要求3所述的针对凭证影像的矩形印章定位方法，其特征在于，所述指定印章的颜色为红色；所述方差阈值为30。
5.如权利要求I或2所述的针对凭证影像的矩形印章定位方法，其特征在于，所述噪声阈值为50 ;所述窗口边长为印章矩形(已知印章在影像中的矩形，以下称为印章矩形)长边的2. I倍；所述窗口移动的水平步长为所述窗口边长的三分之一，所述窗口移动的竖直步长为所述窗口边长的三分之一；所述预设区域为所述窗口的同心正方形，所述同心正方形边长为所述窗口边长的二分之
6.一种针对凭证影像的矩形印章定位装置，其特征在于，包括 二值图生成模块，用于依次判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色，生成原图像的二值图； 边缘二值图生成模块，与所述二值图生成模块相连，用于依据所述二值图生成边缘二值图； 印章定位模块，所述印章定位模块与所述边缘二值图生成模块相连，用于在所述边缘二值图上对印章影像进行定位，条件为设置一个正方形窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且大于所述印章影像矩形，判断所述边缘二值图中所述窗口内前景点总数是否小于预设的噪声阈值，若是则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断，否则计算所述前景点的重心，判定所述重心是否在预设区域内，若是则定位成功，记录所述窗口内的边缘二值图，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口重新判断。
7.如权利要求6所述的针对凭证影像的矩形印章定位装置，其特征在于，所述印章定位模块在所述边缘二值图上对印章影像进行印章定位条件为 531、初始化一个窗口，所述窗口大小小于所述边缘二值图且大于所述印章影像矩形，初始位置为所述边缘图像的左上角； 532、在所述边缘二值图中截取所述窗口覆盖的窗口的二值图，计算所述窗口的二值图的前景点总数； 533、判断所述前景点总数是否大于噪声阈值，若是则执行S34，否则执行步骤S35； 534、对所述窗口的二值图进行重心检测判断所述重心是否在预设区域内，若是则表示定位成功，结束定位，否则执行步骤S35 ； 535、判断所述窗口是否已遍历所述边缘二值图，若是则表示定位失败，结束定位，否则在所述边缘二值图中移动所述窗口，返回步骤S32。
8.如权利要求6或7所述的针对凭证影像的矩形印章定位装置，其特征在于，所述二值图生成模块中判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色条件为取当前像素点的RGB值，计算颜色方差值，判断所述方差值是否小于预设的方差阈值，若是则判定所述像素点为背景点，否则判定所述像素点的色度值是否在预设的色度范围之内，若是则判定所述像素为前景点，否则判定所述像素点为背景点。
9.如权利要求8所述的针对凭证影像的矩形印章定位装置，其特征在于，所述指定印章的颜色为红色；所述方差阈值为30。
10.如权利要求6或7所述的针对凭证影像的矩形印章定位装置，其特征在于，所述噪声阈值为50 ;所述窗口边长为印章矩形长边的2. I倍；所述窗口移动的水平步长为所述窗口边长的三分之一，所述窗口移动的竖直步长为所述窗口边长的三分之一；所述预设区域为所述窗口的同心正方形，所述同心正方形边长为所述窗口长度二分之一。
全文摘要
本发明公开了一种针对凭证影像的矩形印章定位方法及装置，方法包括S1、依次判断原图像中各像素点的颜色是否为指定印章的颜色，生成原图像的二值图；S2、依据二值图生成边缘二值图；S3、设置一个窗口，判断边缘二值图中窗口内前景点总数是否小于预设的噪声阈值，若是则在边缘二值图中移动窗口重新判断，否则计算前景点的重心，判定重心是否在预设区域内，若是则定位成功，记录窗口内的边缘二值图，否则在边缘二值图中移动窗口重新判断。本发明考虑到印章影像的一些特点，通过提取指定颜色的前景图、设置一个窗口在全图中滑动截取矩形初步判断矩形的位置，使得后期的针对印章影像的矩形检测在一个小范围内进行，减小误检的几率和计算量。
文档编号G06K9/32GK102842035SQ20121023945
公开日2012年12月26日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者代克非, 高昊江, 刘冠强 申请人:北京京北方信息技术有限公司