[發明專利]一種工況條件下鋼軌壓印字符分割方法

有效

• 申請號: 201710600894.1
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107392206B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 李存榮;陳臣
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06K9/34
• 分類號: G06K9/34;G06T5/30;G06K9/62
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

1.一種工況條件下鋼軌壓印字符分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：獲取鋼軌壓印字符圖像X，對圖像X進行預處理，獲得圖像X₁；

步驟2：在圖像X₁中，對鋼軌壓印字符進行定位，獲得圖像X₂；

步驟2的具體實現包括以下子步驟：

步驟2.1：在圖像X₁中，進行圖像像素值遍歷，若圖像坐標(m,n)處的像素值p(m,n)＝0，此時像素點為黑點，表示可能為字符區域，則令A(m,n)＝1；若坐標(m,n)處的像素值p(m,n)＝255，此時像素點為白點，表示可能為背景區域，則令A(m,n)＝0；

其中，A(m,n)表示圖像坐標(m,n)處的點是否為黑點，若其值為1，則為黑點，若其值為0，則為白點；

步驟2.2：對鋼軌壓印字符進行垂直投影，統計每列黑色像素點的數量，統計公式為：

式中，q[m]為垂直投影得到的數組，m為列數，M為圖像的長度，N為圖像的高度；

步驟2.3：對數組q[m]進行處理，若連續5列黑色像素點的數量都小于6，則令該5列中的第1列對應的q[m]為0；依次遍歷整個數組，將黑色噪音點與字符分離開來；處理公式為：

若

步驟2.4：對鋼軌壓印字符進行定位，獲得圖像X₂；

若連續20列黑色像素點的數量q[m]都小于5，則表示該區域為背景區域，將該區域內的像素點全部轉化為黑色像素點；依次遍歷數組，完成字符區域的定位；

步驟3：在圖像X₂中，對鋼軌壓印字符進行高度方向分割，獲得圖像X₃；

步驟3的具體實現包括以下子步驟：

步驟3.1：在圖像X₂中，進行圖像像素值遍歷，若圖像坐標(m,n)處的像素值p(m,n)＝0，此時像素點為黑點，表示可能為字符區域，則令A(m,n)＝1；若坐標(m,n)處的像素值p(m,n)＝255，此時像素點為白點，表示可能為背景區域，則令A(m,n)＝0；

其中，A(m,n)表示圖像坐標(m,n)處的點是否為黑點，若其值為1，則為黑點，若其值為0，則為白點；

步驟3.2：對鋼軌壓印字符進行水平投影，統計每行黑色像素點的數量；

經過步驟2的處理，在圖像水平方向，字符間隔區域內的像素點全為黑色，且每行間隔區域內的黑色像素點總數量為固定值q₀；因此，從上到下進行水平投影時，當有字符出現時，黑色像素點的數量q[n₀]＞q₀，則n₀即為字符頭部位置所對應的行數；從下到上進行水平投影時，當有字符出現時，黑色像素點的數量q[n₁]＞q₀，則n₁即為字符底部位置所對應的行數；

步驟3.3：對字符進行高度方向分割，獲得圖像X₃；

將字符從頭部n₀和底部n₁處進行分割，保留n₀至n₁區域，則字符高度H＝n₁-n₀；

步驟4：在圖像X₃中，確定單個字符的實際寬度，獲得圖像X₄；

步驟4的具體實現包括以下子步驟：

步驟4.1：在圖像X₃中，進行圖像像素值遍歷，若圖像坐標(m,n)處的像素值p(m,n)＝0，此時像素點為黑點，表示可能為字符區域，則令A(m,n)＝1；若坐標(m,n)處的像素值p(m,n)＝255，此時像素點為白點，表示可能為背景區域，則令A(m,n)＝0；

其中，A(m,n)表示圖像坐標(m,n)處的點是否為黑點，若其值為1，則為黑點，若其值為0，則為白點；

步驟4.2：對鋼軌壓印字符進行垂直投影，統計每列黑色像素點的數量；

經過步驟3的處理，在圖像垂直方向，字符間隔區域內的像素點全為黑色，且每列間隔區域內的的黑色像素點總數量為固定值q₁；因此，從左到右進行垂直投影時，當有字符出現時，黑色像素點的數量q[m]＜q₁，當字符消失時，黑色像素點的數量q[m]＝q₁，因此，即能確定字符的總數量k、以及每個字符的寬度W[i]；

步驟4.3：采用聚類分析法確定鋼軌壓印字符單個字符的實際寬度，獲得圖像X₄；

步驟5：在圖像X₄中，對鋼軌壓印字符進行寬度方向分割，將其分割成單個字符，獲得圖像X₅；

步驟5的具體實現包括以下子步驟：

步驟5.1：在圖像X₄中，對鋼軌壓印字符進行垂直投影，統計每列黑色像素點的數量；

經過步驟3的處理，在圖像垂直方向，字符間隔區域內的像素點全為黑色，且每列間隔區域內的的黑色像素點總數量為固定值q₁；因此，從左到右進行垂直投影時，當第一個字符出現時，黑色像素點的數量q[m₀]＜q₁，則m₀即為字符最左側位置所對應的列數；從右到左進行垂直投影時，當最后一個字符消失時，黑色像素點的數量q[m₁]＜q₁，則m₁即為字符最右側位置所對應的列數；

步驟5.2：將最后一個字符缺失寬度補齊，并確定寬度方向分割基準線；

補齊公式為：

式中，m₂為最后一個字符補齊缺失寬度后的最右側位置所對應的列數，即分割基準線，m₁為最后一個字符補齊缺失寬度前的最右側位置所對應的列數，W(k)為第k個字符的寬度，即最后一個字符補齊缺失寬度前的字符寬度，為單個字符的實際寬度；

步驟5.3：確定鋼軌壓印字符間間隔大小；

字符間間隔W_d為：

步驟5.4：對鋼軌壓印字符進行寬度方向分割，將其分割成單個字符，獲得圖像X₅；

分割公式為：

式中，m[i]為第i個字符分割位置所對應的列數；

步驟6：在圖像X₅中，對單個字符進行反白處理；

步驟6的具體實現包括以下子步驟：

步驟6.1：對所有單個字符進行垂直投影，統計每列黑色像素點的數量；

經過步驟5的處理，在單個字符垂直方向，部分字符兩側全為黑色像素點，即每列黑色像素點的數量與字符高度相同，為固定值q₁；因此，從左到右進行垂直投影時，當字符出現時，黑色像素點的數量q[m₃]＜q₁，則m₃為字符區域最左側與背景區域的分界線所對應的列數；從右到左進行垂直投影時，當字符消失時，黑色像素點的數量q[m₄]＜q₁，則m₄為字符區域最右側與背景區域的分界線所對應的列數；

步驟6.2：對分界線外側全為黑色像素點的字符區域進行反白處理；

即若字符在0≤m≤m₃或區域內全為黑色像素點，則將其全部轉化為白色像素點，如公式(10)所示：

若p(m,n)＝0，則p(m,n)＝255，其中0≤m≤m₃或