[發(fā)明專利]基于局部二值模式的歐元硬幣國別識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710059329.9
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106778919B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張東波;文登偉;陳紅磊;張瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/32;G06K9/34;G06K9/46
• 代理公司: 43108 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 顏昌偉

1.一種基于局部二值模式的歐元硬幣國別識別方法，包括以下步驟：

步驟一：獲取硬幣的灰度圖像，對獲取的硬幣圖像提取待檢測目標(biāo)區(qū)域，并做尺寸歸一化處理；

步驟二：將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行環(huán)狀空間分解；

步驟三：提取每一個環(huán)狀區(qū)域的統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)不變局部二值模式，并統(tǒng)計其直方圖分布特征，然后按照從內(nèi)環(huán)到外環(huán)的順序進(jìn)行組裝，得到最終的硬幣圖像描述特征；

步驟四：利用支持向量機(jī)設(shè)計分類器，分別按不同幣值設(shè)計多個分類器對不同幣值的歐元硬幣進(jìn)行檢測與識別。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于局部二值模式的歐元硬幣國別識別方法，其特征在于：所述步驟一具體步驟為

1-1：采用同軸光照明方案，獲取歐元硬幣的灰度圖像I；

1-2：根據(jù)背景灰度值確定閾值th，令

其中I_BW為分割后的圖像，I(x，y)為I中坐標(biāo)(x，y)的像素值；

1-3：將二值圖像I_BW用大小為10×10像素的均值濾波器進(jìn)行濾波計算，隨后使用孔洞填充操作；

填充過程公式如下

其中X表示被填充的所有孔洞，迭代k次時結(jié)束，表示膨脹操作，B為對應(yīng)的結(jié)構(gòu)元素，A^C表示孔洞區(qū)域的取反；

1-4：濾波后的二值圖像用半徑為10像素的圓形結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行腐蝕操作后，得到掩膜圖像M，通過掩膜圖像M計算出目標(biāo)區(qū)域面積S、中心O與半徑R；計算公式如下：

式中m，n為M的邊長，O_x，O_y為O的坐標(biāo)，表示M(x，y)值為1的x和y坐標(biāo)值；

1-5：將掩膜圖像M與原圖I進(jìn)行掩膜計算，得到目標(biāo)區(qū)域圖像I^*，表示為I^*＝I.*M，其中.*為點乘算子；

1-6：在I^*中以O(shè)為中心，2*R為邊長提取正方形區(qū)域，并將其歸一化為200×200像素大小的圖像I_ROI。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于局部二值模式的歐元硬幣國別識別方法，其特征在于：所述步驟二具體步驟為：在200×200的區(qū)域中，以點(100，100)作為圓心，重疊地生成W＝24個等面積的圓環(huán)模板Ψ_i，其中第i個圓環(huán)半徑范圍為其中

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于局部二值模式的歐元硬幣國別識別方法，其特征在于：所述步驟三具體步驟為：

3-1：將每個圓環(huán)模板Ψ_i與原圖I進(jìn)行掩膜處理，得到環(huán)形圖像區(qū)域I_i，I_i＝I.*Ψ_i；

3-2：在I_i中以每個像素點為中心，選擇半徑r處的P個鄰域，對P個鄰域的灰度值g_p與該點灰度值g_c作比較，并做二值化處理得到與g_p對應(yīng)鄰域點的值S_p，計算如下：

3-3：選取某一鄰域點為起始點，按順時針方向組成當(dāng)前像素點的紋理描述T＝[S₁ S₂S₃ S₄ S₅ S₆ S₇ S₈]，隨后通過下式計算U值，U值為紋理T一個移位周期內(nèi)值的變化次數(shù)

3-4：將U>2的點劃分為模式值P+1，對U≤2的點計算統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)不變模式計算公式如下，

3-5：對第i個環(huán)狀空間的模式值作直方圖統(tǒng)計H_i，按照從內(nèi)環(huán)到外環(huán)的順序進(jìn)行組裝，得到最終的硬幣圖像描述特征F＝[H₁ H₂ H₃，...，H₂₄]。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于局部二值模式的歐元硬幣國別識別方法，其特征在于：所述步驟四具體步驟為：

4-1：使用支持向量機(jī)進(jìn)行分類器設(shè)計，其中支持向量機(jī)的核函數(shù)選用線性核函數(shù)；

4-2：采用面積S作為特征，區(qū)分2歐、1歐、50歐分、20歐分、10歐分共5種不同幣值的歐元硬幣；

4-3：采用最終提取的圖像描述特征F，對不同幣值的歐元硬幣分別選取足夠的訓(xùn)練樣本學(xué)習(xí)得到5個支持向量機(jī)分類器；

4-4：利用訓(xùn)練好的支持向量機(jī)分類器對待檢測歐元硬幣圖像進(jìn)行檢測與識別。