一种后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法及系统，其中，该方法包括步骤：对后桥主齿轮特殊打标形式的字符进行预处理；采用基于任意角度的环形字符分割算法对经过预处理后的字符图像进行分割，通过将定位到的环形字符区域转换成矩形字符区域，然后逐列扫描该区域的像素点，并将其分割成单一字符；最后对分割后的图像进行识别。本发明专利技术解决了后桥主齿轮特殊打标形式的字符由于格式特殊，难以使用现有技术定位字符的问题，使用该方法能显著提高字符识别的效率，并且和现有技术相比能够降低识别的误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及字符识别领域，尤其涉及一种后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法及系统。
技术介绍
主齿轮特殊打标形式的字符位于主齿轮的一个不规则平面上。在主齿轮的轴心部分，存在一个圆形向内凹的小孔。主齿轮的字符，包括了主齿轮的各种生产信息，其中有主齿轮的出厂号，生产日期，生产批次号等等。主要由20位的字符，包括字母，数字和一个表示连接的横杠线组成。这二十位字符均匀的沿着主齿轮轴心上的圆形内凹小孔呈环形排列，每一个字符占据约15度角的扇形圆环，字符的起始位置和末尾位置之间留有约60度角的空白扇形圆环。就目前的大多数字符识别系统，都需要待识别的字符呈线性排列，特别是在字符分割阶段，如果字符不是线性排列，比如基于投影量的分割算法等，就无法完成字符的分割了。所以主齿轮特殊打标形式的字符在主齿轮的正视图平面上呈约300度角的圆环形排列，使得字符很难用一般的分割算法来分割。主齿轮特殊打标形式的字符识别与一般的字符识别还存在区别，比如，主齿轮在热处理和打磨之后，表面毛刺较多，而且为了能够防锈，齿轮表面油污也很多；在生产车间内，由于光照不均衡，现场红紫外线较强，采集到的含有主齿轮的字符的图像中的噪声比较高；打标的字符需要适应工业生产，其字体不是标准字体，而且是以点阵的格式打标到主齿轮的表面上的，难于识别。在一般的字符识别技术中，存在着很多问题，导致原本很有效的字符识别技术，反而不能发挥其本来的作用，变得误差很高且效率低下。在主齿轮特殊打标形式的字符图像中，如何定位到待识别的字符也是一个有挑战的问题，通常的字符识别算法要么待识别的字符在图像中的相应位置是固定的，比如扫描仪对标准打印字体的识别，要么能够依据与图像中的背景有明显区分的特定的几何图形来定位，比如在车牌识别系统中，车牌的号码是规则排列于车牌这个具有规则矩形形状的可以与背景明显区分的几何图形中。需要比较选取一种适合于主齿轮正视图平面特定形状的一种定位算法，来实现对主齿轮字符的定位。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中字符识别算法无法对后桥主齿轮特殊打标形式的字符图像进行识别的缺陷，提供一种可解决齿轮表面毛刺较多、图像噪声高、字符呈环形排列等问题的后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法及系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术的后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法，包括以下步骤：S1、获取后桥主齿轮特殊打标形式的字符图像，并对其进行预处理；S2、对预处理后的字符图像，使用基于任意角度的环形字符分割算法进行分割处理，具体包括以下步骤：S21、定位环形字符区域的圆心，并以该圆心为中心建立坐标系；S22、根据半径偏移，定位到环形字符区域，用坐标旋转公式求出环形字符区域像素点的坐标，并确定起始位置坐标；S23、从起始位置坐标开始，将环形字符区域变换成矩形字符区域；S24、从起始位置坐标开始，逐列扫描矩形字符区域的像素点，如果出现没有字符的像素列，则对其进行分割，直到对矩形字符区域扫描完成；S3、对分割后的单独字符图像进行识别。所述步骤S1具体包括以下步骤：S11、使用灰度化和高斯模糊算法，对获取到的后桥主齿轮特殊打标形式的字符图像进行降噪处理；S12、使用Canny边缘检测算法和腐蚀膨胀算法，对降噪处理后的图像进行边缘检测和去毛刺处理。步骤S11具体包括以下步骤：S111、从字符图像中提取红色像素矩阵、绿色像素矩阵和蓝色像素矩阵；S112、对三个像素矩阵中每一个元素都进行加权平均，得到灰度值矩阵；S113、将灰度值矩阵用高斯模糊算法的权重矩阵进行加权平均，得到高斯模糊后的灰度值矩阵。步骤S12具体包括以下步骤：S121、利用sobel算子3*3的矩阵对主齿轮特殊打标形式的字符图像进行梯度计算，求取X和Y方向上各自的梯度，并用L2范数计算梯度的幅值，以及梯度的方向；S122、进行非极大值抑制，把梯度的方向划为四个扇区，将像素周围对应的八个领域投射到这四个扇区，其中对称的像素分在同一个扇区上，将每一个像素点与其沿着梯度线的两个相邻像素相比，如果其梯度值小于沿梯度线的两个相邻像素梯度值，则令该像素点梯度值为0；S123、用双阈值来对梯度矩阵进行检测，并连接边缘；S124、对得到的二值图像，连续做多次CLOSE运算。步骤S2中采用霍夫变换来对环形字符区域进行定位。步骤S3中使用粒子群算法优化支持向量机算法的惩罚因子和核函数的参数对分割后的字符图像进行识别。步骤S3具体包括以下步骤：S31、对分割后的单一字符图像提取字符HOG特征；S32、根据提取的HOG特征计算粒子群算法优化支持向量机的惩罚因子和核函数参数；S33、根据计算出的惩罚因子和核函数参数选取其最优解，对字符图像进行识别。本专利技术的后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别系统，预处理单元、分割算法单元和字符识别单元，其中：预处理单元，用于对获取的后桥主齿轮特殊打标形式的字符图像进行预处理；分割算法单元，用于对预处理后的字符图像，使用基于任意角度的环形字符分割算法进行分割处理；该分割算法单元具体包括：圆心定位单元，用于定位环形字符区域的圆心，并以该圆心为中心建立坐标系；区域定位单元，用于根据半径偏移，定位到环形字符区域，用坐标旋转公式求出环形字符区域像素点的坐标，并确定起始位置坐标；区域变换单元，用于从起始位置坐标开始，将环形字符区域变换成矩形字符区域；以及区域分割单元，用于从起始位置坐标开始，逐列扫描矩形字符区域的像素点，如果出现没有字符的像素列，则对其进行分割，直到对矩形字符区域扫描完成；字符识别单元，用于对分割后的单独字符图像进行识别。预处理单元包括：降噪处理单元，通过使用灰度化和高斯模糊算法，用于对获取到的后桥主齿轮特殊打标形式的字符图像进行降噪处理；边缘处理单元，通过使用Canny边缘检测算法和腐蚀膨胀算法，用于对降噪处理后的图像进行边缘检测和去毛刺处理。字符识别单元包括：特征提取单元，用于对分割后的单一字符图像提取字符HOG特征；参数计算单元，用于根据提取的HOG特征计算粒子群算法优化支持向量机的惩罚因子和核函数参数；识别单元，用于根据计算出的惩罚因子和核函数参数选取其最优解，对字符图像进行识别。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术提出了一种基于任意角度的环形字符分割算法，并采用这种算法对经过预处理后的后桥主齿轮特殊打标形式的字符进行分割，通过将定位到的环形字符区域转换成矩形字符区域，然后逐列扫描该区域的像素点，并将其分割成单一字符，最后对图像进行识别。本专利技术解决了后桥主齿轮特殊打标形式的字符由于格式特殊，难以使用现有技术定位字符的问题，使用该方法能显著提高字符识别的效率，并且和现有技术相比能够降低识别的误差率。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：...

【技术保护点】
一种后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取后桥主齿轮特殊打标形式的字符图像，并对其进行预处理；S2、对预处理后的字符图像，使用基于任意角度的环形字符分割算法进行分割处理，具体包括以下步骤：S21、定位环形字符区域的圆心，并以该圆心为中心建立坐标系；S22、根据半径偏移，定位到环形字符区域，用坐标旋转公式求出环形字符区域像素点的坐标，并确定起始位置坐标；S23、从起始位置坐标开始，将环形字符区域变换成矩形字符区域；S24、从起始位置坐标开始，逐列扫描矩形字符区域的像素点，如果出现没有字符的像素列，则对其进行分割，直到对矩形字符区域扫描完成；S3、对分割后的单独字符图像进行识别。

【技术特征摘要】
1.一种后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取后桥主齿轮特殊打标形式的字符图像，并对其进行预处理；
S2、对预处理后的字符图像，使用基于任意角度的环形字符分割算法进行分割处理，具体包括以下步骤：
S21、定位环形字符区域的圆心，并以该圆心为中心建立坐标系；
S22、根据半径偏移，定位到环形字符区域，用坐标旋转公式求出环形字符区域像素点的坐标，并确定起始位置坐标；
S23、从起始位置坐标开始，将环形字符区域变换成矩形字符区域；
S24、从起始位置坐标开始，逐列扫描矩形字符区域的像素点，如果出现没有字符的像素列，则对其进行分割，直到对矩形字符区域扫描完成；
S3、对分割后的单独字符图像进行识别。
2.根据权利要求1所述的一种后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、使用灰度化和高斯模糊算法，对获取的后桥主齿轮特殊打标形式的字符图像进行降噪处理；
S12、使用Canny边缘检测算法和腐蚀膨胀算法，对降噪处理后的图像进行边缘检测和去毛刺处理。
3.根据权利要求2所述的一种后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法，其特征在于，所述步骤S11具体包括以下步骤：
S111、从字符图像中提取红色像素矩阵、绿色像素矩阵和蓝色像素矩阵；
S112、对三个像素矩阵中每一个元素都进行加权平均，得到灰度值矩阵；
S113、将灰度值矩阵用高斯模糊算法的权重矩阵进行加权平均，得到高斯模糊后的灰度值矩阵。
4.根据权利要求2所述的一种后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法，其特征在于，所述步骤S12具体包括以下步骤：
S121、利用sobel算子3*3的矩阵对主齿轮特殊打标形式的字符图像进行梯度计算，求取X和Y方向上各自的梯度，并用L2范数计算梯度的幅值，以及梯度的方向；
S122、进行非极大值抑制，把梯度的方向划为四个扇区，将像素周围对应的八个领域投射到这四个扇区，其中对称的像素分在同一个扇区上，将每一个像素点与其沿着梯度线的两个相邻像素相比，如果其梯度值小于沿梯度线的两个相邻像素梯度值，则令该像素点梯度值为0；
S123、用双阈值来对梯度矩阵进行检测，并连接边缘；
S124、对得到的二值图像，连续做多次CLOSE运算。
5.根据权利要求1所述的一种后桥主齿轮特殊打标形式的字符识别方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘昊，徐劲力，黄丰云，张晓帆，陈蒙，盛学明，郭雷，王新伟，左旭艳，徐晨，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42