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在學(xué)習(xí)本章之前，推薦先學(xué)習(xí)系列專(zhuān)欄文章：LabVIEW目標(biāo)對(duì)象分類(lèi)識(shí)別（理論篇—5）

OCR（光學(xué)字符識(shí)別）是指機(jī)器自動(dòng)從圖像中識(shí)別文本字符的過(guò)程，OCR機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可用于對(duì)被測(cè)件的識(shí)別和分類(lèi)。常見(jiàn)的識(shí)別應(yīng)用包括：藥品包裝標(biāo)簽識(shí)別、IC芯片編碼讀取、沖壓零件上的字符識(shí)別、汽車(chē)零件編碼讀取以及車(chē)牌識(shí)別等。

OCR從本質(zhì)上可看作是目標(biāo)分類(lèi)和識(shí)別的一種實(shí)際應(yīng)用，因此它也包括訓(xùn)練和分類(lèi)過(guò)程。

OCR訓(xùn)練過(guò)程主要從圖像中提取用于字符識(shí)別的特征向量，并對(duì)各字符圖像賦予準(zhǔn)確的字符值。具有相同字符值的字符樣本圖像構(gòu)成一個(gè)字符類(lèi)（Character Class），該類(lèi)可以用其中一個(gè)最能代表該類(lèi)字符的樣本圖像來(lái)代表，稱(chēng)為參考字符（Reference Character）。字符訓(xùn)練完成后，就可得到一個(gè)用于對(duì)字符進(jìn)行識(shí)別的字符集（Character Set）。

OCR對(duì)圖像中的文本進(jìn)行讀取時(shí)，會(huì)先將圖像中的各個(gè)字符圖像分割開(kāi)來(lái)，并將字符的特征向量與字符集中保存的特征向量進(jìn)行對(duì)比，選取滿足條件的最佳匹配向量所對(duì)應(yīng)的字符值作為讀取識(shí)別結(jié)果。若有必要，也可以通過(guò)字符驗(yàn)證過(guò)程對(duì)OCR的識(shí)別質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。

下圖對(duì)OCR應(yīng)用及OCR的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行匯總：

1

字符數(shù)據(jù)集訓(xùn)練

和目標(biāo)分類(lèi)過(guò)程類(lèi)似，要能使OCR過(guò)程正確讀取或驗(yàn)證文本，就需要先使用字符樣本對(duì)分類(lèi)器進(jìn)行訓(xùn)練。訓(xùn)練過(guò)程一方面從字符樣本圖像中提取字符特征，另一方面將不同字符特征與字符值（相當(dāng)于類(lèi)標(biāo)識(shí)）進(jìn)行關(guān)聯(lián)映射。訓(xùn)練結(jié)束后，字符特征及對(duì)應(yīng)的字符值連同其他與字符識(shí)別相關(guān)的信息被一并保存在字符集文件中，用于后續(xù)的文本識(shí)別過(guò)程。從分類(lèi)識(shí)別的角度來(lái)看，訓(xùn)練得到的字符集文件就相當(dāng)于分類(lèi)器。

字符的屬性參數(shù)決定了OCR訓(xùn)練和文本讀取驗(yàn)證過(guò)程以何種方式分割字符。

常用的字符屬性包括字符的邊界長(zhǎng)和寬，字符間距、字符占像素的多少（又稱(chēng)為字符大小）等。字符間距若設(shè)置得太大，則OCR過(guò)程可能會(huì)將多個(gè)字符當(dāng)成一個(gè)字符。點(diǎn)陣或字段類(lèi)字符可認(rèn)為是由多個(gè)元素（Element)構(gòu)成。這種情況下，各元素之間的橫向或縱向間隔是較為重要的字符屬性之一。元素間的間隔若設(shè)置過(guò)大，則字符圖像可能會(huì)包含多余的圖像顆粒;而若元素間的間隔設(shè)置過(guò)小，則字符圖像可能并不完全。無(wú)論哪種情況，都會(huì)造成要識(shí)別的字符與其對(duì)應(yīng)圖像不能匹配。

Nl Vision提供了兩種OCR字符集訓(xùn)練方法，一是使用NI OCR訓(xùn)練器應(yīng)用程序離線完成字符集訓(xùn)練，二是使用程序代碼在運(yùn)行時(shí)完成字符集訓(xùn)練。

下圖顯示了NI OCR訓(xùn)練器（位于：National Instruments\Vision\Utility\OCR Training Interface\OCR Training.exe）用來(lái)設(shè)置字符屬性的界面，以及兩種OCR無(wú)法正確識(shí)別字符的示例。由于示例中字符元素橫向間隔設(shè)置過(guò)小，因此點(diǎn)陣字符O和R無(wú)法被完整識(shí)別。而由于字符間隔設(shè)置過(guò)大，OCR 3個(gè)字符被當(dāng)成了一個(gè)字符。

也可以在程序代碼中使用位于LabVIEW的視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)→Machine Vision→OCR函數(shù)選板的IMAQ OCR Property讀取或配置OCR的各種字符屬性信息或形態(tài)學(xué)處理參數(shù)，如下所示：

函數(shù)說(shuō)明及使用可參見(jiàn)幫助手冊(cè)：?

2

識(shí)別與驗(yàn)證

在OCR應(yīng)用中，文字識(shí)別或驗(yàn)證過(guò)程實(shí)際上就是基于訓(xùn)練得到的字符集信息對(duì)字符分類(lèi)的過(guò)程。OCR的字符集既可由Nl OCR訓(xùn)練器應(yīng)用程序離線訓(xùn)練得到，也可由程序代碼在運(yùn)行時(shí)訓(xùn)練獲得。從圖像中識(shí)別文字時(shí)，OCR程序先分割出各字符，并將其特征與字符集中的字符特征進(jìn)行對(duì)比，返回與之最接近的字符所在類(lèi)的字符值。

通過(guò)一個(gè)車(chē)牌識(shí)別實(shí)例了解OCR的應(yīng)用方法，程序設(shè)計(jì)思路如下所示：

• 程序先使用IMAQOCR Read Character Set File讀取事先由NI OCR訓(xùn)練器訓(xùn)練得到的字符集文件TO-LlC.abc中的字符信息，然后由While循環(huán)逐一識(shí)別文件夾中的車(chē)牌圖像，從中識(shí)別車(chē)牌號(hào)碼；

• 在While循環(huán)中，程序?qū)D像讀入內(nèi)存后，先刪除所有圖像中的疊加圖層，然后由IMAQ OCR Read Text 3從設(shè)定的ROI中識(shí)別車(chē)牌；

• IMAQ Overlay ROI可以根據(jù)識(shí)別到字符的邊界矩形，在圖像中用紅色矩形框出各字符；

• 當(dāng)退出按鈕被按下時(shí)，程序退出While循環(huán)，并在釋放內(nèi)存空間、丟棄OCR會(huì)話后結(jié)束程序。

程序?qū)崿F(xiàn)如下所示：

程序運(yùn)行效果如下所示：

在實(shí)際車(chē)牌識(shí)別應(yīng)用程序中，通常首先要從車(chē)輛圖像中定位到車(chē)牌區(qū)域。常見(jiàn)的車(chē)牌定位方法有以下幾種：

• 根據(jù)車(chē)牌與其周?chē)鷪D像的差異，由縱橫方向上的車(chē)牌邊緣來(lái)確定車(chē)牌區(qū)域；

• 通過(guò)匹配車(chē)牌的幾何輪廓或預(yù)先保存的各種車(chē)牌模板確定其位置；

• 通過(guò)車(chē)牌字符的紋理確定車(chē)牌位置；

• 通過(guò)車(chē)牌的顏色確定車(chē)牌位置；

• 通過(guò)車(chē)牌字符特征確定車(chē)牌位置。

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