【技术实现步骤摘要】
高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统
[0001]本申请涉及一种高精度打印文书鉴定系统，特别涉及一种高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，属于打印文书鉴定
技术介绍
[0002]打印文书逐渐代替手写文书，成为记录信息的主要媒介，并与我们每个人的生活息息相关。但与此同时，有关打印文书的违法行为也日益增多，主要是篡改打印文书，对重要文书的非法复制(盗版)等。因此,打印文书鉴定问题迫在眉睫。打印文书鉴定有两种应用场景：一种是一对一鉴定,即鉴定两份打印文书是否由同一台打印机打印生成。第二种是一对多检索,通过比对找到目标文书在打印文书库中最相近的文书,从而追查到打印文书的打印机来源。传统文书检验依靠人工比对，效率低且检验方法和检验对象有限，而且人工检验费时费力，加上信息的相似性，人工检验的效率和准确度十分低下。当前亟需利用模式识别人工智能对打印文书进行自动准确的鉴别，或利用计算机软硬件技术为打印文书检验提供有力的辅助手段。
[0003]打印文书检验是一个影像处理与模式识别过程,首先通过影像采集仪器获取字符影像，其次通过预处理来消除影像获取中带来的噪声，然后对打印文书影像进行特征提取，最后计算两份打印文书的特征距离得出鉴别结果。在计算机打印文书检验中，影像采集是首要，影像的采集质量会影响影像的特征提取和分类识别。因此，本申请的目标快速准确的获取体现打印文书字符丰富细节信息的影像。
[0004]即使是很高精度的扫描仪获取的影像也不能达到文书检验要求的清晰度，再通过软件放大仍不能有效提取影像可鉴别的特征。而...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于：一是影像全局高倍放大扫描系统架构；二是文书放大扫描系统升级设计，包括：显微放大硬件结构升级、驱控电路板升级设计、硬件驱动程序设计；三是影像显微扫描方案加强设计，包括：计算扫描参数、计算扫描稳定台偏角、显微扫描流程；四是大规模局部显微影像链接方法，包括：影像局部显微配准策略、坐标定位的全局链接模型；五是打印文书辅助鉴定模块设计；首先，采用对采集文书进行显微放大后再拍照的方式获取影像,将采集的多幅局部影像链接成完整字符影像，采用区域扫描并在此基础上设计坐标定位的全局链接模型；其次，进行硬件结构工艺升级，通过增加游标云台长度，使仪器进行二维区域扫描时能够扫描到A4纸全部；重新设计扫描方法即相机随步进电机移动时等时间间隔抓拍影像,相机采用高速帧曝光相机使相机在快速移动中每次都能抓拍到清晰静止的影像，提高采集速率且保证采集影像质量；保证相邻影像重叠区域大小相同，将步进电机细分驱动器细分数调到32细分以上,使曝光时间内游标云台移动位移趋近0；再次，采用基于平滑瓣的特征关联匹配方法进行配准，在进行影像配准时采用标量增强学习法来寻找特征关联匹配的最佳匹配位置；根据二维影像序列的空间排列特征，设计基于线性回归的全局对准模型，对大规模影像进行快速配准并消除影像两两配准时的匹配误差，采用渐进渐出法对影像进行融合，使影像重叠区域实现平滑过渡；最后,实现影像全局显微放大系统的的打印文书鉴定应用，分别提取文书中相同字体字号的同一字符的显微放大影像进行纹理差异比较，基于打印差异开发打印文书辅助鉴定模块。2.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，显微放大硬件结构升级，改进包括：X轴电控游标云台固定有支架，支架上固定有相机和高倍显微镜头，Y轴电控游标云台上固定有稳固台，用于放置文书，其中，X方向游标云台的行程超过A4纸的宽度，Y方向游标云台的行程超过A4纸的长度，当X、Y轴电控游标云台近端复位之后，A4纸的右上方位于高倍显微镜头的正下方，X轴方向游标云台在步进电机带动下做横向匀速运动，Y轴方向游标云台在步进电机带动下做步进运动，X轴游标云台搭载相机匀速运动过程中相机按等时间间隔抓拍影像，每次拍摄的影像依次传送到计算机命名、保存，采集链接系统算法对保存的影像序列进行链接，获得打印文书大视野全局显微影像；显微放大硬件系统分为两个部分，一是驱动控制部分，二是影像采集部分，驱动控制模块控制游标云台做二维平面运动，包括对游标云台速度和方向控制，计算机端传送控制指令、速度和步进指令到控制电路，驱动程序实现速度设定、归零操作、方向设定、位移量设定；在对打印文档进行采集时，将打印文档放置在稳固台上，调节LED灯的光照强度，显微镜的放大倍数，设定横向游标云台的移动速度和抓拍时间间隔，纵向游标云台的步距参数，并使影像聚焦清晰，选定所要采集的字符区域，X、Y轴电机复位到采集区域的起始点，采集开始，X轴游标云台搭载高速相机以较高的速度匀速运动，在运动过程中相机按照等时间间隔抓拍影像，高速相机曝光帧率大确保每次抓拍到静止的影像且不出现拖影模糊,X轴电机带动相机完成一行扫描后，Y轴步进电机向上步进运动，使下一行位于高倍显微镜头的下方，X轴电机带动相机再反向运动扫描影像，循环往复直到采集完指定区域的影像。3.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，硬件驱
动程序设计：游标云台由步进电机驱动程序控制，步进电机驱动程序通过RS232接口进行电平信号的发送与控制,通过计算机向驱动程序输入指令来控制游标云台的行程与影像采集；(1)查询指令归零查询与限位查询均通过串口DCD线来查询，如果步进电机走到机械行程的边界处，则触发限位开关接通，使DCD为低电平，而归零点是步进电机负方向上的限位点，远端限位查询通过CTS线来查询，如果步进电机走到机械行程的远端边界处，则触发限位开关接通，使CTS为低电平；归零查询或近端限位查询，通过SerialPort类的CDHolding方法来读取DCD线上的电平信号，从而查询归零信号；远端限位查询，通过CTSHolding方法来读取CTS线上的电平信号，从而查询限位信号；近端限位(归零)查询：if(serialPort1.CDHolding(O))；远端限位查询：if(serialPort1.CTSHoldingO))；(2)设置指令速度设置：输出脉冲数的PPS决定步进电机的速度，速度设置有两方面设置：a)字符串二进制码：最快速度serialPort1.Write(“Ox55”)；中等速度serialPort1.Write(“Ox3Ox3”)；低等速度serialPort1.Write(“Ox0Ox15”)；b)串口波特率：高波特率serialPort1.BaudRate＝br115200；中波特率serialPort1.BaudRate＝br19200；低波特率serialPort1.BaudRate＝br9600；其中Ox5即为二进制数0101,Ox3为二进制数0011，依据字符串内容设定速度时最快速度为中等速度的2倍，同理中等速度为低等速度的2倍；步进电机的移动速度分为采集速度和复位速度,步进电机在复位时相机并没有拍摄，在细分驱动器细分数设定下,通过设置不同的波特率和发送数据实现对步进电机采集速度和复位速度的设定；方向设置：通过RS232串口的Dtr引脚向细分驱动器芯片DMD402A的Dir引脚发送电平控制信号控制电机的运转方向；正向位移：serialPort1.DtrEnable(false)；反向位移：serialPort1.DtrEnable(true)；归零设置：首先由归零查询指令得到归零状态,如果机器没有归零，则启动归零设置，结合DCD限位信号进行位移归零；查询是否归零：if(serialPortl.CDHolding())；归零设置：serialPort1.CDHolding(false)；while(serialPort1.CDHolding())serialPort1.Write(byte[]buffer,intoffset,intcount)；(3)控制指令影像采集控制过程为：1、初始化相机(CameraInit(intindex))2、运行相机，开始捕获影像数据(CameraPlay)
3、设置影像的分辨率(CameraSetResolution)4、显示影像(CameraShowImage)5、获取影像保存为BMP文书(CameraSavelmage)6、关闭相机采集模式与数据连接(CameraFree)；位移轴切换：用串口的RTS线来向三级管的基极发送高低电平，实现X轴与Y轴位移间的切换：X轴位移：serialPort1.RtsEnable(true)；Y轴位移：seriaiPort1.RtsEnable(false)；位移控制：X轴游标云台带动相机和高倍显微镜头匀速运动，相机按等时间间隔抓拍影像，完成一行扫描后，Y轴步进电机带动纸张稳固台步进一次，X轴电机带动相机再反向扫描，直到完成指定区域的扫描。4.根据权利要求1所述高精度影像全局显微的打印文书鉴定系统，其特征在于，计算扫描参数：采集影像大小640*480，像素尺寸3.2μm*3.2μm,60fps最高帧率，光学放大倍数＝0.5
×
4.5＝2.25(倍)，电子放大倍数＝21
×
25.4
‑
＝8＝66.68(倍)，,游标云台在行向运动时,相机抓拍时间间隔内游标云台的位移小于2.650mm，游标云台在步进运动时,游标云台的步进量小于1.970mm；高速工业相机最高帧率为60fps，步进电机在行扫描时最快速率不能超过2.650*60＝159(mm/s)；步进电机固有步距角为1.8度，螺杆导程为2mm，将步进电机细分驱动器细分数设定为32，即步进电机转动一圈需要6400个脉冲，同时设定串口的波特率为19200，发送的二进制编码为0x55，则游标云台移动速度为：曝光时间选取1300us，细分驱动器的细分数设定为32,游标云台在曝光时间内移动的位移为：3000μm
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1300
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10
‑6＝3.9(μm)设定影像重叠区大小为10％，即每次X方向与Y方向的步进距离是实际影像对应区域大小的90％，即：X方向步进距：Y方向步进距：1.97mm
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90％＝1.80(mm)；自动采集时，设置串口波特率为19200，发送二进制编码为0x55，计算出发送脉冲频率为9600；细分驱动器细分数设定为32，即步进电机每转一周或是游标云台每移动2mm需要6400个脉冲；X方向位移所需脉冲数：Y方向步进所需脉冲数：设定X方向步进电机等时间间隔内位移量所需脉冲数为7680，即相邻影像的间隔是2.40mm，设定Y方向步进脉冲数为5760，垂直方向上相邻影像的间隔是1.80mm，X轴游标云台
匀速运动的速度是3mm/s,相机的抓拍时间间隔是0.8s；将采集的区域大小设定为180mm*270mm，将X，Y轴步进电机的复位点设定在纸...
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