一种基于相位信息的压印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基于相位信息的压印字符识别方法，包括以下步骤：系统向被测物体投射4幅相位差为π/2的余弦光栅，并采集所得得图像；系统计算出被测物体的折叠相位；系统利用傅里叶变换，获得所述折叠相位的频率，并进行傅里叶逆变换，求得所述被测物体的各字符的相位信息；系统根据相位与高度成正相关关系，分别对不同高度平面下抽取的各字符信息与已训练好的字符进行匹配识别。本发明专利技术还提供一种基于相位信息的压印字符识别系统。本发明专利技术算法有较高的执行效率，同时结构简单，对环境和器件要求较低，不容易受局部噪声干扰，具有很强的适应性；在识别字符时速度快，精度高，还原效果明显，字符识别率极高，广泛应用于数字图像处理领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位信息的压印字符识别方法及系统
本专利技术涉及数字图像处理领域，具体为一种基于相位信息的压印字符识别方法及系统。
技术介绍
在汽车、轮胎及各种机电产品中，工业标牌包含着许多信息。但工业标牌大多采用的是压印字符。其轮廓是靠其表面不同强度的反射光，而不是靠材质对光线的不同的吸收成都而形成的。成像时不能表现出明显的色差，属于“无色差字符”图像，采用OCR技术很难获得理想的效果。目前，面对这种问题也已经有人提出解决办法，采用线激光扫描的方法，根据线激光的变化，获得被测表面的高度信息。由于需要扫描，所以这种方法的测量速度很慢。且传统的线激光扫描的方法需要移动机构，结构相对复杂，同时对相机采集频率及线激光光源要求比较高，生产成本很大，限制其发展。因此，该技术有必要进行改进。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种采用相位变化来识别压印字符的方法及系统。本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术提供一种基于相位信息的压印字符识别方法，包括以下步骤：S1、系统向被测物体投射4幅相位差为π/2的余弦光栅，并采集所得的图像；S2、系统计算出被测物体的折叠相位；S3、系统利用一维傅里叶变换，获得所述折叠相位的频率，并进行傅里叶逆变换，求得所述被测物体的各字符的相位信息；S4、系统根据相位与高度成正相关关系，分别对不同高度平面下抽取的各字符信息与已训练好的字符进行匹配识别。作为该技术方案的改进，所述步骤S2计算折叠相位采用的公式为：其中，为所得折叠相位图像的折叠相位，I(x，y)表示余弦光栅图像，A(x，y)表示背景强度，B(x，y)表示光栅条纹的振幅值，R(x，y)表示所测物体表面的不均匀反射率。作为该技术方案的改进，所述步骤S3，其还包括，分别选取折叠相位图像非字符区域对应X轴和Y轴的各一组一维数据，对所述两组一维数据的两端分别补零。作为该技术方案的改进，所述在选取的两个一维向量的两端进行补零操作，其具体公式为：其中M、N、k均为正整数。进一步地，所述步骤S3，其还包括：对所述补零后数据进行傅里叶变换，得到基频位置(u0，v0)；将所述基频位置(u0，v0)移动至原点，并进行傅里叶逆变换，其中变换公式为：所得到折叠图像的相位信息为其中，W表示相位部分,fx表示x轴方向频率，fy表示y轴方向频率。进一步地，根据所获得的相位信息进行二值化操作，抽取各字符的高度信息，并设定相位阈值以截取同一高度的字符信息。进一步地，采用BP神经网络算法对现有已知字符的二值图像进行训练，并与不同高度平面的字符信息进行模式匹配。另一方面，本专利技术还提供一种基于相位信息的压印字符识别系统，包括：投影仪，用于向被测物体投射4幅相位差为π/2的余弦光栅；相机，用于采集图像信息；处理器，用于执行计算出被测物体的折叠相位；利用一维傅里叶变换，获得所述折叠相位的频率，并进行傅里叶逆变换，求得所述被测物体的各字符的相位大小；根据相位与高度成正相关关系，分别对不同高度平面下抽取的字符信息与已训练好的字符进行匹配识别。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种采用相位变化来识别压印字符的方法及系统，利用被测字符表面高度变化对投影光栅相位调制的原理，获得被测表面高度变化，根据凸出字符与背景高度不同的性质进行二值化操作，将被测字符提取出来，然后进行OCR识别。本专利技术算法实现简单，不需要进行2维傅里叶变换，算法有较高的执行效率，同时结构简单，对环境和器件要求较低，对于复杂的测量环境下依然具有很好的实现效果，不容易受局部噪声干扰，具有很强的适应性，为工业化生产提供了可能。本方案提供的方法在识别字符时速度快，精度高，还原效果明显，字符识别率极高。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：图1是本专利技术一实施例的算法流程图；图2是本专利技术一实施例的示意图；图3是本专利技术一实施例的被测字符；图4是本专利技术一实施例的折叠相位图；图5是本专利技术一实施例的向量补零图；图6是本专利技术一实施例的傅里叶变换频谱图；图7是本专利技术一实施例的被测表面相位图；图8是本专利技术一实施例的被测字符二值图像；图9是本专利技术另一实施例的被测字符二值图像。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。参照图1，为本专利技术的算法流程图。一种基于相位信息的压印字符识别方法，包括以下步骤：S1、系统向被测物体投射4幅相位差为π/2的余弦光栅，并采集所得得图像；S2、系统计算出被测物体的折叠相位；S3、系统利用一维傅里叶变换，获得所述折叠相位的频率，并进行傅里叶逆变换，求得所述被测物体的各字符的相位信息；S4、系统根据相位与高度成正相关关系，分别对不同高度平面下抽取的各字符信息与已训练好的字符进行匹配识别。本专利技术采用的方案是利用高度调制相位的方法，确定字符位置。根据相位信息得到字符的二值图像。通过相位的信息来提取“无色差字符”的图像信息。根据物体高度引起余弦光栅相位变化的现象，提取相位变化量，根据变化量大小来确定压印字符的高度，通过设定相位阈值来截取同一高度下的字符信息，进而利用ocr识别技术来识别字符。该方法包括利用投影仪向被测字符表面投射余弦光栅；参照图2所示，该系统硬件部分只需要一台投影仪和一台工业相机，投影仪1投射4幅相位差为π/2的余弦光栅，相机2进行图像的采集。参照图3，为一实施例试验的被测字符。工业相机分别采集四幅图片，将所得的四幅图片根据四步相移法求得被测表面的折叠相位。改变投射光栅的相位，分别投射相位差为的四幅余弦光栅图像，利用工业相机采集四幅图像，计算出被测物体的折叠相位，具体公式如下：其中，为所得折叠相位图像的折叠相位，I(x，y)表示余弦光栅图像，A(x，y)表示背景强度，B(x，y)表示光栅条纹的振幅值，R(x，y)表示所测物体表面的不均匀反射率。参照图4为本专利技术一实施例被测物体的折叠相位图。分别取第一行和第一列共2个一维向量，参照图5所示，在每个向量两端进行补零操作，此次试验在向量两端补零数目为向量元素个数的十倍，以提高频移精度。分别对两个向量进行傅里叶傅里叶变换，计算x,y两个轴的基频位置。进一步，由折叠相位图像获得相位信息的方法为：选取图像非字符区域的一行和一列，通常为第一行第一列；在选取的两个一维向量的两端进行补零操作具体公式为：其中M、N、k均为正整数。根据傅里叶变换的频移特性可知：获得频移后的相位信息图像，则可以进行移频计算：参照图6所示，分别为x，y方向的傅里叶变换的频谱图。用计算获得的u0，v0，对被测物体折叠相位图进行移频计算，公式如下：被测物体的相位信息即可用下列公式获得：本专利技术不需要进行2维傅里叶变换和2维傅里叶逆变换，只需要获得频移后的图像信息。被测物体的高度信息反应在相位图中，根据所获得的相位变化量信息进行二值化操作，根据不同的阈值选取来抽取同一高度下的字符信息；针对不同高度的字符，需循环执行该抽取步骤进行字符识别。在获得字符的二值图像之后利用传统的模式识别的方法进行字符识别。本专利技术采用BP神经网络的模式匹配的方法，先将26个英文字母及0到9十个数字的二值图像进行训练，然后与采集到的图像进行匹配，即可得到被测表面的字符信息。本方案采用压印字符凸出部分与背景存在高度差，利用被测物体表面的高度变化对投影光栅相位的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相位信息的压印字符识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、系统向被测物体投射4幅相位差为π/2的余弦光栅，并采集所得的图像；S2、系统计算出被测物体的折叠相位；S3、系统利用一维傅里叶变换，获得所述折叠相位的频率，并进行傅里叶逆变换，求得所述被测物体的各字符的相位信息；S4、系统根据相位与高度成正相关关系，分别对不同高度平面下抽取的各字符信息与已训练好的字符进行匹配识别。

【技术特征摘要】
1.一种基于相位信息的压印字符识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、系统向被测物体投射4幅相位差为π/2的余弦光栅，并采集所得的图像；S2、系统计算出被测物体的折叠相位；S3、系统利用一维傅里叶变换，获得所述折叠相位的频率，并进行傅里叶逆变换，求得所述被测物体的各字符的相位信息；S4、系统根据相位与高度成正相关关系，分别对不同高度平面下抽取的各字符信息与已训练好的字符进行匹配识别。2.根据权利要求1所述的基于相位信息的压印字符识别方法，其特征在于，所述步骤S2计算折叠相位采用的公式为：其中，为所得折叠相位图像的折叠相位，I(x，y)表示余弦光栅图像，A(x，y)表示背景强度，B(x，y)表示光栅条纹的振幅值，R(x，y)表示所测物体表面的不均匀反射率。3.根据权利要求1或2所述的基于相位信息的压印字符识别方法，其特征在于，所述步骤S3，其还包括，分别选取折叠相位图像非字符区域对应X轴和Y轴的各一组一维数据，对所述两组一维数据的两端分别补零。4.根据权利要求3所述的基于相位信息的压印字符识别方法，其特征在于：所述在选取的两个一维向量的两端进行补零操作，其具体公式为：其中M、N、k均为正整数。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：田劲东，李聪，李东，田勇，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44