基于halcon的噴碼字符識(shí)別技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

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1、基于HALCON的噴碼字符識(shí)別技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)肖?？?，2，葛廣英1，2，姚坤1，2，尹紅敏1，2（1.聊城大學(xué)物理科學(xué)與信息工程學(xué)院，山東聊城252059；2.山東省光通信科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東聊城252059）摘要：為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品包裝上噴碼字符高效、快速、準(zhǔn)確地識(shí)別，設(shè)計(jì)了一種基于HALCON的噴碼字符識(shí)別系統(tǒng)。首先采用四次不同結(jié)構(gòu)元素的閉運(yùn)算準(zhǔn)確提取字符，然后再采用BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本，根據(jù)字符的特征對(duì)樣本進(jìn)行分類，生成相應(yīng)的字符庫，并調(diào)用該字符庫讀取字符，進(jìn)而識(shí)別出字符符號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種方法運(yùn)算

2、速度快、準(zhǔn)確性高。.jyqkage（）算子讀取相機(jī)采集到的圖像。采集到的圖像如圖3（a）所示。2.2圖像預(yù)處理采集到的圖像一般為彩色圖像，在圖像處理之前要先調(diào)用rgb1_to_gray（）算子對(duì)彩色圖像進(jìn)行灰度變換，處理后的圖像如圖3（b）所示?；叶茸儞Q的公式如下：f(x,y)=0.299R(x,y)+0.587G(x,y)+0.114B(x,y)（1）式中：f(x,y)表示彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像之后的像素灰度值；R(x,y)表示彩色圖像每個(gè)像素紅色分度值；G(x,y)表示彩色圖像每個(gè)像素的綠色分度值；B(

3、x,y)表示彩色圖像每個(gè)像素的藍(lán)色分度值。在噴嗎的過程中，由于物體的角度、物體的運(yùn)行速度等因素影響，噴碼字符有可能會(huì)發(fā)生歪斜、不整齊等情況，為了更精確地識(shí)別噴碼字符，首先要將字符調(diào)整為水平。操作過程為：首先調(diào)用HALCON中的text_line_orientation（）算子計(jì)算出圖像中噴碼字符的角度，然后利用rotate_image（）算子按照上一步計(jì)算出的角度進(jìn)行角度調(diào)整，旋轉(zhuǎn)后的圖像如圖3（c）所示。2.3獲取感興趣區(qū)域由于相機(jī)的視野較大，噴碼字符只占被采集圖像的一部分區(qū)域，為了減少工程計(jì)算量提高計(jì)算

4、效率，圖像處理過程中的感興趣區(qū)域（RegionofInterest，ROI）的提取是必不可少的。其具體操作步驟如下：（1）調(diào)用threshold（）算子對(duì)角度調(diào)整后的圖像進(jìn)行灰度閾值變換，獲取字符區(qū)域；（2）調(diào)用connection（）算子計(jì)算區(qū)域的連通域，并利用seclect?shap（）算子選擇字符區(qū)域；（3）調(diào)用area?center（）算子獲取字符區(qū)域中心，然后利用gen_rectangle2（）得到一個(gè)包含全部噴碼字符的矩形區(qū)域；（4）調(diào)用reduce_domain（）截取感興趣區(qū)域，如圖4所示。

5、2.4形態(tài)學(xué)處理由于噴碼字符為5列7行的點(diǎn)陣型字體，如果直接進(jìn)行OCR字符識(shí)別，噴碼的質(zhì)量對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響很大。為了排除點(diǎn)陣的變形對(duì)字符識(shí)別的影響，需要將圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，形態(tài)學(xué)的基本思想就是用具有一定形態(tài)的結(jié)構(gòu)元素提取圖像中對(duì)應(yīng)的形狀，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的分析和識(shí)別。腐蝕和膨脹是形態(tài)學(xué)兩種最基本的運(yùn)算，腐蝕運(yùn)算公式為：上式表示B對(duì)A的腐蝕作用，就是在A內(nèi)平移B，平移過程中B完全包含在A內(nèi)所有參考點(diǎn)的集合，其中集合A和集合B都在Z2中，腐蝕效果如圖5（a）所示。膨脹運(yùn)算公式為：上式表示B對(duì)A的膨脹作用，就是在

6、A內(nèi)平移B，平移過程中B與A至少有一個(gè)公共點(diǎn)的所有參考點(diǎn)集合，其中集合A和集合B都在Z2中，膨脹效果如圖5（b）所示。本文字符提取主要采用四次不同結(jié)構(gòu)元素的閉運(yùn)算，閉運(yùn)算具有填充細(xì)小空洞，連接鄰近物體，在不明顯改變物體面積的情況下平滑其邊界的作用，能夠擴(kuò)大前景收縮背景。閉運(yùn)算就是對(duì)灰度圖像先膨脹后腐蝕的運(yùn)算方式，閉運(yùn)算公式為：為了得到更加清晰的噴碼字符，在閉運(yùn)算操作之前要調(diào)用dots_image（）算子對(duì)圖像進(jìn)行噴碼圓點(diǎn)增強(qiáng)處理，突出圖像中的點(diǎn)陣，然后調(diào)用threshold（）算子對(duì)點(diǎn)陣增強(qiáng)后的圖像進(jìn)行閾值

7、處理，處理后的圖像如圖6所示。調(diào)用closing_rectangle1（）算子使用水平矩形結(jié)構(gòu)元素對(duì)字符進(jìn)行閉運(yùn)算，填充水平方向的空洞，同理使用豎直矩形結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行閉運(yùn)算，可以填充豎直方向的空洞。由于每個(gè)字符之間的間距較小，并且可能存在點(diǎn)陣傾斜、偏移的情況，如果只使用水平矩形結(jié)構(gòu)元素或者豎直矩形結(jié)構(gòu)元素膨脹，幅度過小無法使每個(gè)字符的點(diǎn)陣連在一起，幅度過大很可能使字符粘連，無法分割字符，所以選擇使用對(duì)角線結(jié)構(gòu)元素填充對(duì)角線上的空洞，這里首先調(diào)用gen_rectangle2（）算子獲得對(duì)角線結(jié)構(gòu)元素，然后調(diào)用c

8、losing（）算子，可以填充一條對(duì)角線上的空洞，同理重復(fù)以上操作填充另一對(duì)角線上的空洞，經(jīng)過以上操作可以將每個(gè)字符連到一起以方便字符的提取，形態(tài)學(xué)處理后的圖像如圖7所示。2.5字符分割由于每個(gè)字符的高度和寬度是特定的，字符分割采用基于字符面積和高度的連通域分割，首先調(diào)用con?nection（）算子將圖像中的所有字符分割成單獨(dú)的個(gè)體；然后調(diào)用select_shape（）算子對(duì)面積和高度進(jìn)行過濾，選出面積中像素在