一種基于樹型關系的過粘連鋼坯字符分割方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于樹型關系的過粘連鋼坯字符分割方法，屬于圖像分析技術領 域。
【背景技術】
[0002] 隨著鋼鐵工業(yè)及其信息化技術的迅速發(fā)展，人們對鋼鐵產品從生產到成品投放市 場全過程的在線檢測、產品質量跟蹤以及永久性質量追溯的要求越來越高。鋼鐵廠在生產 鋼坯的過程中，會在鋼坯的一側噴上特定的數字序列等符號以表示特定的批次，根據不同 的批次規(guī)定了不同的生產工序，但生產過程中不可避免的會發(fā)生噴涂模糊、字符粘連等現(xiàn) 象。此外，由于鋼坯號自動識別系統(tǒng)中常輔以較強的照明光源以削弱外界光線的干擾，且安 裝在輥道附近。而鋼坯在輥道上行走時，與照明光源的距離會發(fā)生遠近變化。當距離過近 時可能會造成鋼坯表面反光太強的情況，從而造成在攝像機端對鋼坯號采集的圖像過亮， 圖像對比度下降，圖像經二值化處理后會造成字符粘連，甚至嚴重粘連。而在鋼坯號自動識 別系統(tǒng)中，字符分割是字符識別的基礎，字符的粘連，影響字符分割的準確性，最終直接影 響到鋼坯號識別系統(tǒng)的識別率和可靠性。其中，尤其是三個以上字符的過度粘連，超長粘連 的字符區(qū)域，即使知道粘連字符個數也很難做出準確的分割。這無疑極大地削弱了鋼坯號 自動識別系統(tǒng)的可用性。
[0003] 因此，本發(fā)明針對鋼坯字符過度粘連的情況提出一種基于樹型關系的過度粘連鋼 坯字符分割方法，通過多種可能路徑的選取和綜合判斷，獲取最佳的分割路徑，有效地克服 過度字符粘連帶來的影響，從而得到穩(wěn)定可靠的字符分割結果，以提高鋼坯號識別的準確 率。

【發(fā)明內容】

[0004] 目的：為了克服現(xiàn)有鋼坯號自動識別系統(tǒng)中因鋼坯號噴涂模糊、光照等因素造成 的字符過度粘連等現(xiàn)象，本發(fā)明提出一種基于樹型關系的過度粘連鋼坯字符分割方法。
[0005] 技術方案：為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：
[0006] 一種基于樹型關系的過粘連鋼坯字符分割方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0007] 步驟一：對已獲得的超長粘連字符區(qū)域二值化圖像的垂直投影曲線進行平滑處 理，去除垂直投影曲線中存在的小毛刺；
[0008] 步驟二：對平滑處理后的垂直投影曲線尋找波谷，并通過閾值設置，將所尋波谷分 為可靠波谷和非可靠波谷；
[0009] 步驟三：對超長粘連字符區(qū)域進行前向分割，從超長粘連字符區(qū)域的最左端開始， 分割至超長粘連字符區(qū)域的最右端；在已知前一個字符的分割位置的前提下，根據字符平 均估計寬度，在前一個字符右側邊界向右平移一個字符平均估計寬度處的附近尋找可靠波 谷、非可靠波谷，根據Pht、P〇、Pfcut*別為可靠波谷、非可靠波谷、非波谷的不同組合，確定 當前字符的可能分割位置，再分別確定左路徑存放的分割位置、右路徑存放的分割位置，從 而確定分割路徑并存放入前向樹型分割路徑中；
[0010] 步驟四：對超長粘連字符區(qū)域進行后向分割，從超長粘連字符區(qū)域的最右端開始， 分割至超長粘連字符區(qū)域的最左端；在已知前一個字符的分割位置的前提下，根據字符平 均估計寬度，在前一個字符左側邊界向左平移一個字符平均估計寬度處的附近尋找可靠波 谷、非可靠波谷，根據Pht、P〇、Pfcut*別為可靠波谷、非可靠波谷、非波谷的不同組合，確定 當前字符的可能分割位置，再分別確定左路徑存放的分割位置、右路徑存放的分割位置，從 而確定分割路徑并存放入后向樹型分割路徑中；
[0011] 步驟五：對前向樹型分割路徑和后向樹型分割路徑進行分析，對每條分割路徑中 的所有分割出的字符寬度計算方差值；取所有分割路徑中最小方差值所對應的分割路徑為 最終分割路徑，并將該分割路徑中所有字符的分割位置作為最終的字符分割位置，實現(xiàn)過 度粘連字符的分割。
[0012] 所述平滑處理采用窗口長度為5個像素的中值濾波器對垂直投影曲線進行濾波。
[0013] 所述閾值采用平滑處理后的垂直投影曲線的最大峰值的0. 5倍。
[0014] 所述步驟三中的確定f\eut、PQ、PKeut的步驟如下：
[0015] 3a.對超長粘連字符區(qū)域進行前向分割時，在已知前一個字符的可能分割位置的 前提下，根據字符平均估計寬度L_n，在前一個字符右側邊界向右平移一字符平均估計寬 度位置處設置為P〇,在從PcrU至Po+U尋找可靠波谷、非可靠波谷，其中U為尋找半徑；
[0016] 3b.通過尋找可靠波谷、非可靠波谷來確定可能分割位置過程可分為左側搜索和 右側搜索；左側搜索對應的搜索區(qū)域為從PcrU至Pd-1，右側搜索對應的搜索區(qū)域為從Pd+1 至h+u;在左側搜索和右側搜索中，分別記錄候選的分割位置為PhdPP
[0017] 3c.在左側搜索中，優(yōu)先尋找離匕距離最近的可靠波谷對應的位置為候選分割位 置PkUt，若無，則尋找離匕距離最近的非可靠波谷對應的位置為候選分割位置，若還無， 則定義1\_不存在；在右側搜索中，優(yōu)先尋找離P^距離最近的可靠波谷對應的位置為候選 分割位置Pfcut，若無，則尋找離P〇距離最近的非可靠波谷對應的位置為候選分割位置PKc;ut， 若還無，則定義匕^不存在；
[0018] 3d.若前一字符右側邊界與超長粘連字符區(qū)域右側邊界距離小于U-1個像素時， 貝1J定義PLcut和PKcut不存在。
[0019] 所述步驟四中確定P^t、PpPfcut的步驟如下：
[0020] 4a.對超長粘連字符區(qū)域進行后向分割時，在已知前一個字符的可能分割位置的 前提下，根據字符平均估計寬度L_n，在前一個字符左側邊界向左平移一字符平均估計寬 度位置處設置為P〇,在從PcrU至Po+U尋找可靠波谷、非可靠波谷，其中U為尋找半徑；
[0021] 4b.通過尋找可靠波谷、非可靠波谷來確定可能分割位置過程可分為左側搜索和 右側搜索；左側搜索對應的搜索區(qū)域為從PcrU至Pd-1，右側搜索對應的搜索區(qū)域為從Pd+1 至h+u;在左側搜索和右側搜索中，分別記錄候選的分割位置為PhdPP
[0022] 4c.在左側搜索中，優(yōu)先尋找離匕距離最近的可靠波谷對應的位置為候選分割位 置PkUt，若無，則尋找離匕距離最近的非可靠波谷對應的位置為候選分割位置，若還無， 則定義1\_不存在；在右側搜索中，優(yōu)先尋找離P^距離最近的可靠波谷對應的位置為候選 分割位置Pfcut，若無，則尋找離P〇距離最近的非可靠波谷對應的位置為候選分割位置PKc;ut， 若還無，則定義匕^不存在；
[0023] 4d.若前一字符左側邊界與超長粘連字符區(qū)域左側邊界距離小于LQ-1個像素時， 貝1J定義PLcut和PKcut不存在。
[0024] 所述半徑U設置為字符平均估計寬度的0. 35倍。
[0025] 所述根據匕、PKc;ut分別為可靠波谷、非可靠波谷、非波谷的不同組合，確定當 前字符的可能分割位置，再分別確定左路徑存放的分割位置、右路徑存放的分割位置的具 體規(guī)則如下表：
[0026] 5a.表1為匕為可靠波谷時，可能分割位置、左路徑存放的分割位置、右路徑存放 的分割位置的確定；
[0027]
[0028] 5b.表2為P。為非可靠波谷時，可能分割位置、左路徑存放的分割位置、右路徑存 放的分割位置的確定；
[0029]
[0030] 5c.表3為P。為非波谷時，可能分割位置、左路徑存放的分割位置、右路徑存放的 分割位置的確定。
[0031]
[0032] 所述步驟五中對前向樹型分割路徑和后向樹型分割路徑進行分析時，當分割路徑 中可能分割位置不存在時，將該支路進行刪除。
[0033] 有益效果：本發(fā)明提供的一種基于樹型關系的過粘連鋼坯字符分割方法，有效地 克服字符粘連帶來的影響，提高字符分割的正確率，從而提升鋼坯號自動識別系統(tǒng)的魯棒 性，以保障在曝光強以及背景復雜等環(huán)境下鋼坯號自動識別系統(tǒng)的可靠性要求。
【附圖說明】
[0034] 圖1為現(xiàn)場鋼坯號字符的采集圖像；
[0035] 圖2為預處理后的二值化圖像；
[0036]圖3為過度粘連字符的超長粘連字符區(qū)域二值化圖像；
[0037] 圖4為超長粘連字符區(qū)域的垂直投影曲線示意圖；
[0038] 圖5為平滑后的垂直投影曲線及可靠波谷、非可靠波谷標注示意圖；
[0039] 圖6為超長粘連字符區(qū)域前向分割中匕處為非波谷時的可能分割位置確定示意 圖示例；
[0040] 圖7為前向分割和后向分割中所有可能樹型分割路徑，分割出的字符寬度標定和 字符寬度的方差值（包含最佳分割路徑標注）示意圖；
[0041] 圖8為過度粘連字符的最終分割效果示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0043] 一種基于樹型關系的過度粘連鋼坯字符分割方法，如圖1-3所示，現(xiàn)場鋼坯號字 符的采集時，發(fā)現(xiàn)超長粘連字符區(qū)域圖像中含過度粘連字符，首先對已獲得的超長粘連字 符區(qū)域二值化圖像；如圖4所示，再對二值化圖像進行垂直投影曲線轉化，圖像大小為高53 像素，寬169像素；如圖5所示，對垂直投影曲線進行平滑處理，去除垂直投影曲線中存在的 小毛刺，防止產生過多虛假的波谷，不利于后續(xù)可靠波谷、非可靠波谷的判斷。去除毛刺時， 可采用如窗口長度為5個像素的中值濾波器對垂直投影曲線進行濾波。
[0044] 其次，對于平滑處理后的垂直投影曲線尋找可靠波谷、非可靠波谷。當波谷值大于 預設閾值時，設置為非可靠波谷；當波谷值小于該預設閾值時，設置為可靠波谷。比如，該預 設閾值可設置為平滑處理后的垂直投影曲線的最大峰值的〇. 5倍。并強制定義該垂直投影 曲線上第一和最后一個函數樣點為可靠波谷。
[0045] 再此，如圖6所示，對超長粘連字符區(qū)域進行前向分割時，在已知前一個字符的可 能分割位置的前提下，根據字符平均估計寬度，在該字符右側邊界向右平移一字符平 均估計寬度處，位置為P〇,的附近尋找可靠波谷、非可靠波谷，作為當前字符的可能分割位 置，并將該可能分割位置存放至對應樹型分割路徑中。在此過程中，尋找范圍為從PcrU至 匕+U，其中U為尋找半徑。通過尋找可靠波谷、非可靠波谷來確定可能分割位置過程可分 為左側搜索和右側搜索，分別對應的搜索區(qū)域為從匕-1^至P 和從匕+