一种基于击中_击不中变换的目标快速检测算法

一种基于击中_击不中变换的目标快速检测算法 收稿日期:2005-08-30作者简介:朱耀平1979-男北京人硕士研究生主要研究方向:数字图像处理杨扬1955-男满族河北承德人教授博士生导师博士主要研究方向:模式识别、图像处理、多媒体通信颉斌1970-男陕西岐山人讲师硕士主要研究方向:模式识别、图像处理.文章编号:1001-9081200606Z-0044-02一种基于击中/击不中变换的目标快速检测算法朱耀平杨扬颉斌北京科技大学信息工程学院北京 100083cn_zyp163.com摘要:数学形态学中的击中击不中变换常被用于目标图像模式的识别但是标准击中击不中变换在实际应用中存在算法时间复杂度高算法有效性低的缺陷。提出了一种利用IHMT和ROHMT变换的新算法该算法通过两轮变换由粗到细的完成目标图像的检测。实验结果证明该算法能够高效快速的实现目标检测。关键词:表单图像处理数学形态学击中击不中变换排序击中击不中变换中图分类号:TP391.41文献标识码:A0引言表单与识别是近年来比较热门的研究课题。目前已经广泛应用在银行、税务、社保、学校、物流中心等需要进行大批量的纸质票据和文档电子化的领域5。Uniwex、汉王科技、清华紫光以及国外的Verity和Captiva等公司都致力于表单自动处理系统的开发与应用。通过对现有的产品技术的了解我们发现在表单批量处理的过程中需要对不同类型的表单图像进行分类然后对表单图像的特定识别区域进行识别。在不借助表单图像之外的信息进行处理的情况下无论是分类还是识别都需要对表单图像中的特定的图像模式进行检测与定位。因此如何高效准确的完成对目标图像模式的检测识别是十分重要的。本文研究的目标就是如何对表单图像中特定的图像模式进行快速准确的识别。HMTHit/MissTransformation 又称为击中击不中变换是数学形态学中一种重要的图像分析方法。HMT变换常用来解决目标识别等问题。但是在实际应用中标准的HMT变换在算法的时间复杂度和算法有效性上均存在局限性。本文提出了一种基于击中击不中变换的改进算法。在实验中取得了良好的效果在算法效率和有效性方面均取得了较大的提高。1HMT变换HMT变换可以同时探测图像的内部和外部而不仅仅局限于探测图像的内部或图像的外部。在研究图像中的目标物体与图像背景之间的关系上HMT变换能够取得很好的效果1。所以常被用于解决目标图像识别等形态学模式识别问题。对于HMT变换的模式识别功能K.S.Huang、D.Casasent等人都曾先后用理论和实验进行了说明。但由于HMT变换对识别要求很高所以给识别带来了一定的不便。后来人们对其进行了一定的改进称其为改进的击中击不中变换IHMT。而D.Casasent等人首次提出将HMT变换中的蚀操作用二值排序滤波操作来代替并给出了排序的击中击不中变换ROHMT的概念4。HMT、IHMT和ROHMT是形态学领域中最为常见的三种识别算法它们的特点、使用范围及识别条件也各不相同。以下是与其相关的概念。1.1结构元素结构元素StructuringElement是形态学变换中的基本元素是为了探测图像的某种结构信息而的特定形状和尺寸的图像也可以称为收集图像结构信息的探针2。在HMT变换中结构元素由一个二值结构元素对构成分别用于探测图像前景和图像背景1。定义如下:BEFEF1其中E代表用于探测图像前景的结构元素F用于探测图像背景。1.2HMT变换HMT变换一般指标准HMT变换。在一次运算中HMT变换可以同时捕获到图像内部和外部的标记。其定义为:ABAEACF2其中代表腐蚀操作。腐蚀操作的定义为:ASx??SxA3腐蚀操作的结果是结构元素S平移x但仍然包含在输入图像A内部的所有结构元素的原点的集合。对于HMT变换当且仅当结构元素E平移到某一点可以填入A的内部且F平移到该点时可以填入A的外部时该点才能在HMT变换的结 果中输出。由于需要精确的匹配因此该算法对识别的要求很高。在处理有噪声的扫描图像时很少使用HMT变换。1.3IHMT变换为了增加在实际应用中的容错能力人们对HMT变换做了进一步的改进。通过变换前景和背景结构元素的方法得到了一种改进的击中击不中变换IHMT。IHMT变换使用的结构元素对定义如下:BEFEERFFR4其中R是根据目标图像的点线宽度选择的一个参考图像。IHMT的变换操作与HMT相同只是使用IHMT定义的结构元素进行腐蚀操作。如果有一个结构元素代表的图像模式被识别在IHMT的输出图像中该图像模式中心处存在着一些由参考图像R中图像点所确定的邻域点。而这些点中的每个点都代表原图像中存在着待识别的图像模式。因此IHMT具有一定的模式识别的容错性。在实际应用中常使用IHMT变换。第26卷2006年6月计算机应用ComputerApplicationsVo.l26June20061.4ROHMT变换ROHMT变换又称为排序击中击不中变换。这种算法使用了二值排序滤波操作代替了HMT和IHMT中的腐蚀操作。二值滤波操作的定义为:A??pSxyASxp5其中P代表二值滤波的阈值Sx表示结构元素S移动后的集合S代表集合S的势3。当1