[發(fā)明專利]基于稀疏表示的硬幣圖像識(shí)別方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010180671.2
• 申請(qǐng)日: 2010-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN101872502A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳華華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G07D7/20
• 分類號(hào): G07D7/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.基于稀疏表示的硬幣圖像識(shí)別方法，該方法識(shí)別的對(duì)象為第四套和第五套硬幣，幣值分別為一角、五角和一元，分為十類，如下表：

??類別序號(hào)??類別信息??面值??第1類??第四套1角硬幣正面圖像??1角??第2類??第四套5角硬幣正面圖像??5角??第3類??第四套1元硬幣正面圖像??1元??第4類??第四套1角硬幣反面圖像??1角??第5類??第五套5角硬幣正面圖像??5角??第6類??第五套1角硬幣反面圖像??1角??第7類??第五套5角硬幣反面圖像??5角??第8類??第五套1元硬幣反面圖像??1元??第9類??第四套5角硬幣反面與1元硬幣反面??需進(jìn)一步確定正面類別??第10類??第五套1角硬幣正面與1元硬幣正面??需進(jìn)一步確定反面類別

其特征在于該方法的具體步驟是：

步驟(1)硬幣圖像預(yù)處理

獲取硬幣正反面的灰度圖像，利用邊緣檢測技術(shù)和Hough變換圓檢測方法確定硬幣區(qū)域，對(duì)硬幣區(qū)域大小標(biāo)準(zhǔn)化，得到背景灰度值為0、硬幣區(qū)域灰度值非0的硬幣圖像，圖像大小為N×N，N＝2R，R為硬幣區(qū)域半徑；

步驟(2)將測試硬幣圖像表達(dá)為訓(xùn)練樣本集合的稀疏表示

預(yù)處理后的硬幣灰度圖像表示為歸一化向量v∈R^m(m＝N×N)；設(shè)硬幣圖像共n個(gè)訓(xùn)練樣本，組成訓(xùn)練樣本集矩陣A＝[v₁，...，v_n]＝[A₁，...，A₁₀]∈R^m×n，表示第i類硬幣圖像的n_i個(gè)訓(xùn)練樣本構(gòu)成的子矩陣；設(shè)測試圖像y∈R^m是第i類硬幣圖像，其稀疏表示為：y＝Ax??(1)

其中是一個(gè)稀疏矢量，其中是第i類硬幣圖像所對(duì)應(yīng)的系數(shù)矢量；

對(duì)第i類硬幣圖像的n_i個(gè)訓(xùn)練樣本進(jìn)行篩選，設(shè)其所構(gòu)成的矩陣首先對(duì)第i類硬幣圖像中每個(gè)樣本以角度Δφ為步長進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，每個(gè)樣本就擴(kuò)展成p個(gè)角度樣本，其中p＝int(360/Δφ+0.5)，則第i類訓(xùn)練樣本個(gè)數(shù)由n_i個(gè)擴(kuò)展到n_i×p個(gè)，相應(yīng)地由于一旦獲得測試圖像y，其姿態(tài)就確定下來，y所處的姿態(tài)只與p個(gè)中的某幾個(gè)角度樣本相接近；然后采用n_i×p個(gè)訓(xùn)練樣本的線性組合來表示y，則只有某些角度樣本對(duì)測試圖像y的線性表示作出了貢獻(xiàn)，將其表示為：y＝A_iω_i??(2)

ω_i(i＝1～10)表示稀疏的系數(shù)矢量；使m＜n_i×p，采用凸優(yōu)化方法求解欠定方程：

ω^i=argminωi:ωi≥0||ωi||1s.t.Aiωi=y---(3)]]>

其中‖·‖₁是l₁-范數(shù)；

選取中不為0的系數(shù)所對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練樣本構(gòu)成子矩陣其中是中不為0的系數(shù)個(gè)數(shù)，則得到重新構(gòu)成的訓(xùn)練樣本矩陣代入式(1)，獲得的重新構(gòu)成的訓(xùn)練樣本矩陣A維數(shù)得到減少；

使采用凸優(yōu)化方法求解欠定方程：

x^=argminx:x≥0||x||1s.t.Ax=y---(4)]]>

求得最佳

步驟(3)初步確定硬幣圖像面值

定義函數(shù)δ_i：R^n′→R^n′，它只保留中第i類硬幣圖像所對(duì)應(yīng)的系數(shù)，其余系數(shù)置為0，即：

δi(x)=0···0xiT0···T∈Rn′---(5)]]>

由式(5)重建測試樣本重建誤差具有最小誤差所對(duì)應(yīng)的類別i就是y的類別，其中‖·‖₂是l₂-范數(shù)；

如果y的類別屬于第1類到第8類中的任意一類，則初步確定硬幣面值；如果屬于第9類硬幣圖像，則進(jìn)一步確定其正面圖像的類別是否屬于第2類或第3類，屬于第2類或第3類則初步確定硬幣面值，反之，則提示“異常硬幣”；如果屬于第10類硬幣圖像，則進(jìn)一步確定其反面圖像的類別是否屬于第6類或第8類，屬于第6類或第8類則初步確定硬幣面值，反之，則提示“異常硬幣”；

步驟(4)鑒別假硬幣，確定硬幣面值，具體方法如下：

thri=10×maxi||δi(x)||1/||x||1-110-1<τ---(6)]]>

式(6)中thr_i∈[0，1]，τ為設(shè)定的閾值；如thr_i≥τ，該測試樣本為真實(shí)硬幣，則步驟(3)確定的面值即為硬幣面值；如thr_i＜τ，該測試樣本為假硬幣。