English
印刷體文字的識別研究方法
發(fā)布時間：06-30 作者：小華 來源：深華印材 查看： 次
識別方法是整個系統(tǒng)的核心。用于漢字識別的模式識別方法可以大致分為結(jié)構(gòu)模式識別、統(tǒng)計模式識別及兩者的結(jié)合。下面分別進行介紹。
結(jié)構(gòu)模式識別
漢字是一種特殊的模式，其結(jié)構(gòu)雖然比較復(fù)雜，但具有相當(dāng)嚴格的規(guī)律性。換言之，漢字圖形含有豐富的結(jié)構(gòu)信息，可以設(shè)法提取含有這種信息的結(jié)構(gòu)特征及其組字規(guī)律，作為識別漢字的依據(jù)，這就是結(jié)構(gòu)模式識別。
結(jié)構(gòu)模式識別是早期漢字識別研究的主要方法。其主要出發(fā)點是漢字的組成結(jié)構(gòu)。從漢字的構(gòu)成上講，漢字是由筆劃(點橫豎撇捺等)、偏旁部首構(gòu)成的；還可以認為漢字是由更小的結(jié)構(gòu)基元構(gòu)成的。由這些結(jié)構(gòu)基元及其相互關(guān)系完全可以精確地對漢字加以描述，就像一篇文章由單字、詞、短語和句子按語法規(guī)律所組成一樣。所以這種方法也叫句法模式識別。識別時，利用上述結(jié)構(gòu)信息及句法分析的方法進行識別，類似一個邏輯推理器。
用這種方法來描述漢字字形結(jié)構(gòu)在理論上是比較恰當(dāng)?shù)�，其主要�?yōu)點在于對字體變化的適應(yīng)性強，區(qū)分相似字能力強；但是，在實際應(yīng)用中，面臨的主要問題是抗干擾能力差，因為在實際得到的文本圖象中存在著各種干擾，如傾斜，扭曲，斷裂，粘連，紙張上的污點，對比度差等等。這些因素直接影響到結(jié)構(gòu)基元的提取，假如結(jié)構(gòu)基元不能準確地得到，后面的推理過程就成了無源之水。此外結(jié)構(gòu)模式識別的描述比較復(fù)雜，匹配過程的復(fù)雜度因而也較高。所以在印刷體漢字識別領(lǐng)域中，純結(jié)構(gòu)模式識別方法已經(jīng)逐漸衰落，句法識別的方法正日益受到挑戰(zhàn)。
統(tǒng)計模式識別
統(tǒng)計決策論發(fā)展較早，理論也較成熟。其要點是提取待識別模式的的一組統(tǒng)計特征，然后按照一定準則所確定的決策函數(shù)進行分類判決。
漢字的統(tǒng)計模式識別是將字符點陣看作一個整體，其所用的特征是從這個整體上經(jīng)過大量的統(tǒng)計而得到的。統(tǒng)計特征的特點是抗干擾性強，匹配與分類的算法簡單，易于實現(xiàn)。不足之處在于細分能力較弱，區(qū)分相似字的能力差一些。常見的統(tǒng)計模式識別方法有：
(1) 模板匹配。模板匹配并不需要特征提取過程。字符的圖象直接作為特征，與字典中的模板相比，相似度最高的模板類即為識別結(jié)果。這種方法簡單易行，可以并行處理；但是一個模板只能識別同樣大小、同種字體的字符，對于傾斜、筆劃變粗變細均無良好的適應(yīng)能力。
(2)利用變換特征的方法。對字符圖象進行二進制變換(如Walsh, Hardama變換)或更復(fù)雜的變換(如Karhunen-Loeve, Fourier,Cosine，Slant變換等)，變換后的特征的維數(shù)大大降低。但是這些變換不是旋轉(zhuǎn)不變的，因此對于傾斜變形的字符的識別會有較大的偏差。二進制變換的計算雖然簡單，但變換后的特征沒有明顯的物理意義。K-L變換雖然從最小均方誤差角度來說是最佳的，但是運算量太大，難以實用�？傊儞Q特征的運算復(fù)雜度較高。
(3)投影直方圖法。利用字符圖象在水平及垂直方向的投影作為特征。該方法對傾斜旋轉(zhuǎn)非常敏感，細分能力差。
(4)幾何矩(Geometric Moment)特征。M. K. Hu提出利用矩不變量作為特征的想法，引起了研究矩的熱潮。研究人員又確定了數(shù)十個移不變、比例不變的矩。我們都希望找到穩(wěn)定可靠的、對各種干擾適應(yīng)能力很強的特征，在幾何矩方面的研究正反映了這一愿望。以上所涉及到的幾何矩均在線性變換下保持不變。但在實際環(huán)境中，很難保證線性變換這一前提條件。
(5)Spline曲線近似與傅立葉描繪子(Fourier Descriptor)。兩種方法都是針對字符圖象輪廓的。Spline曲線近似是在輪廓上找到曲率大的折點，利用Spline曲線來近似相鄰折點之間的輪廓線。而傅立葉描繪子則是利用傅立葉函數(shù)模擬封閉的輪廓線，將傅立葉函數(shù)的各個系數(shù)作為特征的。前者對于旋轉(zhuǎn)很敏感。后者對于輪廓線不封閉的字符圖象不適用，因此很難用于筆劃斷裂的字符的識別。
(6)筆劃密度特征。筆劃密度的描述有許多種，這里采用如下定義：字符圖象某一特定范圍的筆劃密度是在該范圍內(nèi)，以固定掃描次數(shù)沿水平、垂直或?qū)蔷�方向掃描時的穿透次數(shù)。這種特征描述了漢字的各部分筆劃的疏密程度，提供了比較完整的信息。在圖象質(zhì)量可以保證的情況下，這種特征相當(dāng)穩(wěn)定。在脫機手寫體的識別中也經(jīng)常用到這種特征。但是在字符內(nèi)部筆劃粘連時誤差較大。
(7)外圍特征。漢字的輪廓包含了豐富的特征，即使在字符內(nèi)部筆劃粘連的情況下，輪廓部分的信息也還是比較完整的。這種特征非常適合于作為粗分類的特征。
(8)基于微結(jié)構(gòu)特征的方法。這種方法的出發(fā)點在于，漢字是由筆劃組成的，而筆劃是由一定方向，一定位置關(guān)系與長寬比的矩形段組成的。這些矩形段則稱為微結(jié)構(gòu)。利用微結(jié)構(gòu)及微結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系組成的特征對漢字進行識別，尤其是對于多體漢字的識別，獲得了良好的效果。其不足之處是，在內(nèi)部筆劃粘連時，微結(jié)構(gòu)的提取會遇到困難。
(9)特征點特征。早在1957年，Solatron Electronics Group公司發(fā)布了第一個利用窺視孔(peephole)方法的OCR系統(tǒng)。其主要思想是利用字符點陣中一些有代表性的黑點(筆劃)，白點(背景)作為特征來區(qū)分不同的字符。后有人又將這種方法運用到漢字識別中，對其中的黑點又增加了屬性的描述，如端點、折點、交叉點等。也獲得了比較好的效果。其特點是對于內(nèi)部筆劃粘連的字符的識別的適應(yīng)性較強，直觀性好，但是不易表示為矢量形式，不適合作為粗分類的特征，匹配難度大。
當(dāng)然還有許多種不同的統(tǒng)計特征，諸如圖描述法、包含配選法、脫殼透視法、差筆劃法等，這里就不一一介紹了。
統(tǒng)計識別與結(jié)構(gòu)識別的結(jié)合
結(jié)構(gòu)模式識別與統(tǒng)計模式識別各有優(yōu)缺點，隨著我們對于兩種方法認識的深入，這兩種方法正在逐漸融合。網(wǎng)格化特征就是這種結(jié)合的產(chǎn)物。字符圖象被均勻地或非均勻地劃分為若干區(qū)域，稱之為“網(wǎng)格”。在每一個網(wǎng)格內(nèi)尋找各種特征，如筆劃點與背景點的比例，交叉點、筆劃端點的個數(shù)，細化后的筆劃的長度、網(wǎng)格部分的筆劃密度等等。特征的統(tǒng)計以網(wǎng)格為單位，即使個別點的統(tǒng)計有誤差也不會造成大的影響，增強了特征的抗干擾性。這種方法正得到日益廣泛的應(yīng)用。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Network，以下稱ANN)是一種模擬人腦神經(jīng)元細胞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它是由大量簡單的基本元件－神經(jīng)元相互連接成的自適應(yīng)非線性動態(tài)系統(tǒng)。雖然目前對于人腦神經(jīng)元的研究還很不完善，我們無法確定ANN的工作方式是否與人腦神經(jīng)元的運作方式相同，但是ANN正在吸引著越來越多的注意力。
ANN中的各個神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)與功能較為簡單，但大量的簡單神經(jīng)元的組合卻可以非常復(fù)雜，我們從而可以通過調(diào)整神經(jīng)元間的連接系數(shù)完成分類、識別等復(fù)雜的功能。ANN還具有一定的自適應(yīng)的學(xué)習(xí)與組織能力，組成網(wǎng)絡(luò)的各個“細胞”可以并行工作，并可以通過調(diào)整“細胞”間的連接系數(shù)完成分類、識別等復(fù)雜的功能。這是馮·諾依曼的計算機無法做到的。
ANN可以作為單純的分類器(不包含特征提取，選擇),也可以用作功能完善的分類器。在英文字母與數(shù)字的識別等類別數(shù)目較少的分類問題中，常常將字符的圖象點陣直接作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。不同于傳統(tǒng)的模式識別方法，在這種情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所“提取”的特征并無明顯的物理含義，而是儲存在神經(jīng)物理中各個神經(jīng)元的連接之中，省去了由人來決定特征提取的方法與實現(xiàn)過程。從這個意義上來說，ANN提供了一種“字符自動識別”的可能性。此外，ANN分類器是一種非線性的分類器，它可以提供我們很難想象到的復(fù)雜的類間分界面，這也為復(fù)雜分類問題的解決提供了一種可能的解決方式。
目前，在對于象漢字識別這樣超多類的分類問題，ANN的規(guī)模會很大，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，現(xiàn)在還遠未達到實用的程度。其中的原因很多，主要的原因還在于我們對人腦的工作方式以及ANN本身的許多問題還沒有找到完美的答案。
模切刀 壓痕條 刀版彈墊 補底紙 膠條 海綿條 補底紙 壓痕模 壓痕線
結(jié)構(gòu)模式識別
漢字是一種特殊的模式，其結(jié)構(gòu)雖然比較復(fù)雜，但具有相當(dāng)嚴格的規(guī)律性。換言之，漢字圖形含有豐富的結(jié)構(gòu)信息，可以設(shè)法提取含有這種信息的結(jié)構(gòu)特征及其組字規(guī)律，作為識別漢字的依據(jù)，這就是結(jié)構(gòu)模式識別。
結(jié)構(gòu)模式識別是早期漢字識別研究的主要方法。其主要出發(fā)點是漢字的組成結(jié)構(gòu)。從漢字的構(gòu)成上講，漢字是由筆劃(點橫豎撇捺等)、偏旁部首構(gòu)成的；還可以認為漢字是由更小的結(jié)構(gòu)基元構(gòu)成的。由這些結(jié)構(gòu)基元及其相互關(guān)系完全可以精確地對漢字加以描述，就像一篇文章由單字、詞、短語和句子按語法規(guī)律所組成一樣。所以這種方法也叫句法模式識別。識別時，利用上述結(jié)構(gòu)信息及句法分析的方法進行識別，類似一個邏輯推理器。
用這種方法來描述漢字字形結(jié)構(gòu)在理論上是比較恰當(dāng)?shù)�，其主要�?yōu)點在于對字體變化的適應(yīng)性強，區(qū)分相似字能力強；但是，在實際應(yīng)用中，面臨的主要問題是抗干擾能力差，因為在實際得到的文本圖象中存在著各種干擾，如傾斜，扭曲，斷裂，粘連，紙張上的污點，對比度差等等。這些因素直接影響到結(jié)構(gòu)基元的提取，假如結(jié)構(gòu)基元不能準確地得到，后面的推理過程就成了無源之水。此外結(jié)構(gòu)模式識別的描述比較復(fù)雜，匹配過程的復(fù)雜度因而也較高。所以在印刷體漢字識別領(lǐng)域中，純結(jié)構(gòu)模式識別方法已經(jīng)逐漸衰落，句法識別的方法正日益受到挑戰(zhàn)。
統(tǒng)計模式識別
統(tǒng)計決策論發(fā)展較早，理論也較成熟。其要點是提取待識別模式的的一組統(tǒng)計特征，然后按照一定準則所確定的決策函數(shù)進行分類判決。
漢字的統(tǒng)計模式識別是將字符點陣看作一個整體，其所用的特征是從這個整體上經(jīng)過大量的統(tǒng)計而得到的。統(tǒng)計特征的特點是抗干擾性強，匹配與分類的算法簡單，易于實現(xiàn)。不足之處在于細分能力較弱，區(qū)分相似字的能力差一些。常見的統(tǒng)計模式識別方法有：
(1) 模板匹配。模板匹配并不需要特征提取過程。字符的圖象直接作為特征，與字典中的模板相比，相似度最高的模板類即為識別結(jié)果。這種方法簡單易行，可以并行處理；但是一個模板只能識別同樣大小、同種字體的字符，對于傾斜、筆劃變粗變細均無良好的適應(yīng)能力。
(2)利用變換特征的方法。對字符圖象進行二進制變換(如Walsh, Hardama變換)或更復(fù)雜的變換(如Karhunen-Loeve, Fourier,Cosine，Slant變換等)，變換后的特征的維數(shù)大大降低。但是這些變換不是旋轉(zhuǎn)不變的，因此對于傾斜變形的字符的識別會有較大的偏差。二進制變換的計算雖然簡單，但變換后的特征沒有明顯的物理意義。K-L變換雖然從最小均方誤差角度來說是最佳的，但是運算量太大，難以實用�？傊儞Q特征的運算復(fù)雜度較高。
(3)投影直方圖法。利用字符圖象在水平及垂直方向的投影作為特征。該方法對傾斜旋轉(zhuǎn)非常敏感，細分能力差。
(4)幾何矩(Geometric Moment)特征。M. K. Hu提出利用矩不變量作為特征的想法，引起了研究矩的熱潮。研究人員又確定了數(shù)十個移不變、比例不變的矩。我們都希望找到穩(wěn)定可靠的、對各種干擾適應(yīng)能力很強的特征，在幾何矩方面的研究正反映了這一愿望。以上所涉及到的幾何矩均在線性變換下保持不變。但在實際環(huán)境中，很難保證線性變換這一前提條件。
(5)Spline曲線近似與傅立葉描繪子(Fourier Descriptor)。兩種方法都是針對字符圖象輪廓的。Spline曲線近似是在輪廓上找到曲率大的折點，利用Spline曲線來近似相鄰折點之間的輪廓線。而傅立葉描繪子則是利用傅立葉函數(shù)模擬封閉的輪廓線，將傅立葉函數(shù)的各個系數(shù)作為特征的。前者對于旋轉(zhuǎn)很敏感。后者對于輪廓線不封閉的字符圖象不適用，因此很難用于筆劃斷裂的字符的識別。
(6)筆劃密度特征。筆劃密度的描述有許多種，這里采用如下定義：字符圖象某一特定范圍的筆劃密度是在該范圍內(nèi)，以固定掃描次數(shù)沿水平、垂直或?qū)蔷�方向掃描時的穿透次數(shù)。這種特征描述了漢字的各部分筆劃的疏密程度，提供了比較完整的信息。在圖象質(zhì)量可以保證的情況下，這種特征相當(dāng)穩(wěn)定。在脫機手寫體的識別中也經(jīng)常用到這種特征。但是在字符內(nèi)部筆劃粘連時誤差較大。
(7)外圍特征。漢字的輪廓包含了豐富的特征，即使在字符內(nèi)部筆劃粘連的情況下，輪廓部分的信息也還是比較完整的。這種特征非常適合于作為粗分類的特征。
(8)基于微結(jié)構(gòu)特征的方法。這種方法的出發(fā)點在于，漢字是由筆劃組成的，而筆劃是由一定方向，一定位置關(guān)系與長寬比的矩形段組成的。這些矩形段則稱為微結(jié)構(gòu)。利用微結(jié)構(gòu)及微結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系組成的特征對漢字進行識別，尤其是對于多體漢字的識別，獲得了良好的效果。其不足之處是，在內(nèi)部筆劃粘連時，微結(jié)構(gòu)的提取會遇到困難。
(9)特征點特征。早在1957年，Solatron Electronics Group公司發(fā)布了第一個利用窺視孔(peephole)方法的OCR系統(tǒng)。其主要思想是利用字符點陣中一些有代表性的黑點(筆劃)，白點(背景)作為特征來區(qū)分不同的字符。后有人又將這種方法運用到漢字識別中，對其中的黑點又增加了屬性的描述，如端點、折點、交叉點等。也獲得了比較好的效果。其特點是對于內(nèi)部筆劃粘連的字符的識別的適應(yīng)性較強，直觀性好，但是不易表示為矢量形式，不適合作為粗分類的特征，匹配難度大。
當(dāng)然還有許多種不同的統(tǒng)計特征，諸如圖描述法、包含配選法、脫殼透視法、差筆劃法等，這里就不一一介紹了。
統(tǒng)計識別與結(jié)構(gòu)識別的結(jié)合
結(jié)構(gòu)模式識別與統(tǒng)計模式識別各有優(yōu)缺點，隨著我們對于兩種方法認識的深入，這兩種方法正在逐漸融合。網(wǎng)格化特征就是這種結(jié)合的產(chǎn)物。字符圖象被均勻地或非均勻地劃分為若干區(qū)域，稱之為“網(wǎng)格”。在每一個網(wǎng)格內(nèi)尋找各種特征，如筆劃點與背景點的比例，交叉點、筆劃端點的個數(shù)，細化后的筆劃的長度、網(wǎng)格部分的筆劃密度等等。特征的統(tǒng)計以網(wǎng)格為單位，即使個別點的統(tǒng)計有誤差也不會造成大的影響，增強了特征的抗干擾性。這種方法正得到日益廣泛的應(yīng)用。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Network，以下稱ANN)是一種模擬人腦神經(jīng)元細胞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它是由大量簡單的基本元件－神經(jīng)元相互連接成的自適應(yīng)非線性動態(tài)系統(tǒng)。雖然目前對于人腦神經(jīng)元的研究還很不完善，我們無法確定ANN的工作方式是否與人腦神經(jīng)元的運作方式相同，但是ANN正在吸引著越來越多的注意力。
ANN中的各個神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)與功能較為簡單，但大量的簡單神經(jīng)元的組合卻可以非常復(fù)雜，我們從而可以通過調(diào)整神經(jīng)元間的連接系數(shù)完成分類、識別等復(fù)雜的功能。ANN還具有一定的自適應(yīng)的學(xué)習(xí)與組織能力，組成網(wǎng)絡(luò)的各個“細胞”可以并行工作，并可以通過調(diào)整“細胞”間的連接系數(shù)完成分類、識別等復(fù)雜的功能。這是馮·諾依曼的計算機無法做到的。
ANN可以作為單純的分類器(不包含特征提取，選擇),也可以用作功能完善的分類器。在英文字母與數(shù)字的識別等類別數(shù)目較少的分類問題中，常常將字符的圖象點陣直接作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。不同于傳統(tǒng)的模式識別方法，在這種情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所“提取”的特征并無明顯的物理含義，而是儲存在神經(jīng)物理中各個神經(jīng)元的連接之中，省去了由人來決定特征提取的方法與實現(xiàn)過程。從這個意義上來說，ANN提供了一種“字符自動識別”的可能性。此外，ANN分類器是一種非線性的分類器，它可以提供我們很難想象到的復(fù)雜的類間分界面，這也為復(fù)雜分類問題的解決提供了一種可能的解決方式。
目前，在對于象漢字識別這樣超多類的分類問題，ANN的規(guī)模會很大，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，現(xiàn)在還遠未達到實用的程度。其中的原因很多，主要的原因還在于我們對人腦的工作方式以及ANN本身的許多問題還沒有找到完美的答案。
模切刀 壓痕條 刀版彈墊 補底紙 膠條 海綿條 補底紙 壓痕模 壓痕線
下一篇：包裝設(shè)計的三大注意事項上一篇：什么是CIELAB色彩空間
相關(guān)資訊
- 刀版彈墊：模切工藝的得力助手
- 刀版彈墊的選型與模切問題預(yù)防
- 刀版彈墊在模切工藝中的重要性
- 刀版彈墊與生產(chǎn)效率的關(guān)聯(lián)性
- 刀版彈墊對模切質(zhì)量的優(yōu)化作用
- 異形刀線布局中的刀版彈墊拓撲優(yōu)化
- 再生紙模切的刀版彈墊抗污策略
- 多層復(fù)合材料的刀版彈墊層壓管理
- 薄型紙張模切中刀版彈墊的輕柔控制
- 高克重卡紙模切的刀版彈墊硬度法則
- 特種涂層紙的刀版彈墊表面能適配
- 瓦楞紙模切中刀版彈墊的力學(xué)適配
- 刀版彈墊：精準選型應(yīng)對不同紙張的模切挑戰(zhàn)
- 刀版彈墊：模切順暢與精度的關(guān)鍵守護者
- 刀版彈墊：模切順暢與品質(zhì)的守護者
- 刀版彈墊：模切機效率騰飛的羽翼
- 刀版彈墊：模切機效率提升的動能源泉
- 刀版彈墊：開啟模切機效率提升之門的鑰匙
- 刀版彈墊：模切機效率飆升的幕后功臣
- 模切機效率躍升：刀版彈墊的關(guān)鍵賦能
- 什么是亮調(diào)、中間調(diào)和暗調(diào)
- 利用CorelDRAW完成防偽圖案的設(shè)計與制作
- 海德堡模塊化的Prinect印通工作流程
- 中華人民共和國新聞出版行業(yè)標(biāo)準--裝訂質(zhì)量
- 抗菌塑料標(biāo)準——抗菌率不得低于90%
- GMG全流程色彩管理系統(tǒng)ColorServer介紹
- 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準——凹版復(fù)合塑料薄
- 排版天才InDesign－InDesign DTP祥解
- 中華人民共和國國家標(biāo)準---中小學(xué)教科書幅面
- 裝訂質(zhì)量要求及檢驗方法——騎馬訂裝
- Photoshop的色彩管理基本之道(二)
- Photoshop的色彩管理基本之道(三)
- 掃描儀印前色彩校正的主要方法及步驟
- 完美修臟專業(yè)軟件與眾不同的功能
- 學(xué)習(xí)Photoshop前的經(jīng)典忠告
- 如何用Photoshop設(shè)計光盤盤面
- Adobe關(guān)于色彩校正及灰平衡控制意義
- PageMaker 6.5C物盡其用 功能效果盤點
- 包裝裝潢印前設(shè)計的構(gòu)成內(nèi)容及總體編排
- PageMaker 基礎(chǔ)教程
您的瀏覽歷史
