數(shù)字識(shí)別系統(tǒng)第1頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六課題概述課題簡(jiǎn)介：

基于VC++編寫一個(gè)程序，用U描述子實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字圖片的識(shí)別系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)：編寫程序框架讀入圖片圖像灰度化、二值化邊緣提取U描述子應(yīng)用建立數(shù)字模板數(shù)字識(shí)別第2頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖像的灰度化、二值化灰度化處理： 顏色可分為黑白色和彩色。黑白色指顏色中不包含任何的色彩成分，僅由黑色和白色組成。在RGB顏色模型中，如果R=G=B，則顏色（R,G,B）表示一種黑白顏色；其中R=G=B的值叫做灰度值，所以黑白色又叫做灰度顏色。彩色和灰度之間可以互相轉(zhuǎn)化，由彩色轉(zhuǎn)化為灰度的過(guò)程叫做灰度化處理?；叶然椒?灰度化一般有四種方法：分量法、最大值法、平均值法、加權(quán)平均法。 本次采用加權(quán)平均法。第3頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖像的灰度化、二值化加權(quán)平均法： 根據(jù)重要性及其它指標(biāo)，將三個(gè)分量以不同的權(quán)值進(jìn)行加權(quán)平均。由于人眼對(duì)綠色的敏感最高，對(duì)藍(lán)色敏感最低，因此，按下式對(duì)RGB三分量進(jìn)行加權(quán)平均能得到較合理的灰度圖像Gray=0.30R+0.59G+0.11B添加代碼unsignedcharR=*((unsignedchar*)lpImage+lLineBytes*i+j);unsignedcharG=*((unsignedchar*)lpImage+lLineBytes*i+j);unsignedcharB=*((unsignedchar*)lpImage+lLineBytes*i+j);

unsignedcharY=(9798*R+19235*G+3735*B)/32768;第4頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖像的灰度化、二值化二值化處理： 圖像二值化處理就是在圖像灰度化的前提下，設(shè)定閥值T，當(dāng)Y≥T時(shí)，設(shè)定Y=255，當(dāng)0≤Y≤T時(shí)，設(shè)定Y=0。編程代碼if(Y>=30) {Y=255;}else {Y=0;}第5頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖像的灰度化、二值化效果

處理前

處理后第6頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六邊緣提取邊緣提取的方法 現(xiàn)有的圖像邊緣提取方法可以分為三大類：一類是基于某種固定的局部運(yùn)算方法，如：微分法，擬合法等，它們屬于經(jīng)典的邊緣提取方法；第二類則是以能量最小化為準(zhǔn)則的全局提取方法，其特征是運(yùn)用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行分析，給出一維值代價(jià)函數(shù)作為最優(yōu)提取依據(jù)，從全局最優(yōu)的觀點(diǎn)提取邊緣，如松馳法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法等；第三類是以小波變換、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、分形理論等近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)為代表的圖像邊緣提取方法。

本系統(tǒng)應(yīng)用的方法 最原始的，單點(diǎn)單向搜索法。即最開(kāi)始找到第一個(gè)點(diǎn)，再往一個(gè)方向搜索下一個(gè)邊緣點(diǎn)，最后形成封閉的像素點(diǎn)集第7頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六邊緣點(diǎn)搜索（2）確定第一個(gè)邊緣點(diǎn)找到了第一個(gè)邊緣點(diǎn)編程代碼LPBYTElpImage=pDib->m_lpImage;for(y=0;y<nHeight&&flag==1;y++){for(x=0;x<nWidth;x++)if(*(lpImage+y*nWidth+x)==0){flag=0;break;}} y--;記錄x、y的坐標(biāo)第8頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六邊緣點(diǎn)搜索（3）定義九宮格序號(hào)編程代碼intx1[8]={-1,0,1,1,1,0,-1,-1};inty1[8]={-1,-1,-1,0,1,1,1,0};第9頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六邊緣點(diǎn)搜索（4）判斷編號(hào)1像素點(diǎn)是否為邊緣點(diǎn)P12345678黑黑黑黑黑黑黑黑全為黑色，則表示像素點(diǎn)1不是邊緣點(diǎn)if(*(lpImage+(*y+y1[0])*nWidth+*x+x1[0])==0&&*(lpImage+(*y+y1[1])*nWidth+*x+x1[1])==0&&*(lpImage+(*y+y1[2])*nWidth+*x+x1[2])==0&&*(lpImage+(*y+y1[3])*nWidth+*x+x1[3])==0&&*(lpImage+(*y+y1[4])*nWidth+*x+x1[4])==0&&*(lpImage+(*y+y1[5])*nWidth+*x+x1[5])==0&&*(lpImage+(*y+y1[6])*nWidth+*x+x1[6])==0&&*(lpImage+(*y+y1[7])*nWidth+*x+x1[7])==0){/*相應(yīng)代碼*/}第10頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六邊緣點(diǎn)搜索（5）繼續(xù)搜索像素點(diǎn)二P12345678黑黑黑黑黑黑白白若不全為黑色，則表示像素點(diǎn)2是邊緣點(diǎn)P記錄新邊緣點(diǎn)的左邊x、y，同時(shí)將指針移至新邊緣點(diǎn)P第11頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五種特殊非邊緣點(diǎn)剔除特殊情況1——前一點(diǎn)原因： 剔除前一點(diǎn)的目的是為了讓邊緣點(diǎn)搜索沿著一個(gè)方向進(jìn)行，也避免了邊緣點(diǎn)搜索出現(xiàn)往返循環(huán)。解決方法： 先定義前一點(diǎn)：

inta;//a、b代表前一點(diǎn)坐標(biāo) intb;

再用下列代碼去剔除該點(diǎn) if((x==a&&y==b)) {/*相應(yīng)代碼,若相等，剔除該點(diǎn)*/}第12頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五種特殊非邊緣點(diǎn)剔除特殊情況2——前前一點(diǎn)原因： 剔除前一點(diǎn)的目的是為了讓邊緣點(diǎn)搜索沿著一個(gè)方向進(jìn)行，也避免了邊緣點(diǎn)搜索出現(xiàn)往返循環(huán)。解決方法： 先定義前一點(diǎn)：

inta;//a、b代表前一點(diǎn)坐標(biāo) intb;

再用下列代碼去剔除該點(diǎn) if((x==a&&y==b)) {/*相應(yīng)代碼,若相等，剔除該點(diǎn)*/}123第13頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五種特殊非邊緣點(diǎn)剔除特殊情況3黑黑黑白白白白黑黑黑黑黑黑黑白黑黑白白白白白白白12此時(shí)邊緣點(diǎn)3既不能回到前邊緣點(diǎn)2又不能返回前前邊緣點(diǎn)1，邊緣點(diǎn)3將成為死點(diǎn)。3死點(diǎn)黑邊緣點(diǎn)1坐標(biāo)（a,b）邊緣點(diǎn)2坐標(biāo)（x,y）第14頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五種特殊非邊緣點(diǎn)剔除解決方法：當(dāng)邊緣點(diǎn)1和邊緣點(diǎn)2如圖所示方向的對(duì)角時(shí)即且i=1（為定義像素周邊編號(hào)減1）時(shí)，只要當(dāng)搜索指針指向該點(diǎn)的時(shí)候，則越過(guò)此點(diǎn)。編程代碼：

if(*x-x1[i]-*a==-1&&*y-y1[i]-*b==1&&i==1) {/*相應(yīng)代碼,若等式成立，剔除該點(diǎn)*/} （詳細(xì)代碼參見(jiàn)工程文件。）第15頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五種特殊非邊緣點(diǎn)剔除特殊情況4黑黑黑白白白白黑黑黑黑黑黑黑黑白白白白白白白白白白1234死點(diǎn)此時(shí)搜索將在邊緣點(diǎn)1、2、3、4之間循環(huán)第16頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五種特殊非邊緣點(diǎn)剔除解決方法：出現(xiàn)這種情況要解決的方法就是要記錄點(diǎn)4，從而在邊緣搜索的時(shí)候剔除該點(diǎn)。編程代碼：

if(*x-x1[i]-*a==-1&&*y-y1[i]-*b==1&&i==1) {/*相應(yīng)代碼,若等式成立，剔除該點(diǎn)*/} elseif(*x-x1[i]-*a==-1&&*y-y1[i]-*b==1&&i==1) { *e=*x; *f=*y;//記錄特殊點(diǎn) /*相應(yīng)代碼*/ }而剔除該種情況的編程代碼如下：

if(*x==*e&&*y==*f&&i==4) {/*相應(yīng)代碼,若等式成立，剔除該點(diǎn)*/}詳細(xì)代碼參見(jiàn)工程文件。第17頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五種特殊非邊緣點(diǎn)剔除特殊情況5——單排像素點(diǎn)黑黑白白白黑白黑黑黑黑白黑黑黑白黑黑白白白白白白白死點(diǎn)若兩個(gè)點(diǎn)都為白色則判斷該點(diǎn)不是邊緣點(diǎn)第18頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五種特殊非邊緣點(diǎn)剔除編程代碼：

if(*x-x1[i]-*a==-1&&*y-y1[i]-*b==1&&i==1) {/*相應(yīng)代碼,若等式成立，剔除該點(diǎn)*/} elseif(*x-x1[i]-*a==-1&&*y-y1[i]-*b==1&&i==1) { *e=*x; *f=*y;//記錄特殊點(diǎn) /*相應(yīng)代碼*/ }而剔除該種情況的編程代碼如下：

if(*x==*e&&*y==*f&&i==4) {/*相應(yīng)代碼,若等式成立，剔除該點(diǎn)*/}詳細(xì)代碼參見(jiàn)工程文件。第19頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六U描述子U系統(tǒng)基函數(shù)

第20頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六U描述子U描述子的定義： 經(jīng)采樣的某一多邊形曲線可以表示為： i為虛數(shù)單位，為了敘述方便，我們以一次U系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明。為方便記法，表示一次U系統(tǒng)的第k個(gè)基，利用下式來(lái)計(jì)算這N個(gè)點(diǎn)的U變換系數(shù)，稱為U描述子。第21頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六U描