發(fā)布時間：2018-11-18 15:17

【摘要】：隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,其在工業(yè)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用也越發(fā)廣泛。在實(shí)際工程設(shè)計中,工程圖紙作為重要一環(huán),是工作人員進(jìn)行施工的信息依據(jù),而將圖紙中的關(guān)鍵信息錄入到計算機(jī)中也是一項較為常見的工作內(nèi)容。但由于工程圖紙通常數(shù)量多,內(nèi)容復(fù)雜,傳統(tǒng)人為識別并錄入的方法工作效率較低,且出錯率較高。所以,工圖字符識別技術(shù)作為一項基于圖像處理、模式識別和人工智能等多學(xué)科的綜合應(yīng)用,在工程領(lǐng)域中有著重要意義。光學(xué)字符識別(Optical Character Recognition,OCR)作為圖像處理的重要方向從被提出到現(xiàn)在已經(jīng)約有90年的歷史,在這期間人們對于它的研究興趣逐漸上升。光學(xué)字符識別通常由字符定位和字符識別兩大部分組成,在字符定位方面雖已趨于成熟,但隨著圖像的分辨率以及復(fù)雜度的提升,對于算法的效率及空間要求逐漸提高,多數(shù)算法雖能達(dá)到較高的精確度,但在情況復(fù)雜特殊的工圖中要求算法具有較強(qiáng)的魯棒性,傳統(tǒng)的算法無法在工圖圖紙中達(dá)到精確的定位,且許多算法在分辨率高達(dá)十億級以上的時候顯得效率較低。而在字符識別方面,該研究方向大致分為字符形狀結(jié)構(gòu)方法和基于統(tǒng)計的方法兩類,卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比傳統(tǒng)的特征提取統(tǒng)計算法,可以自動提取出字符的特征,而不需要顯性的再次改造及加入二次處理特征提取算法,這樣就減少了很多主觀的選取誤差,體現(xiàn)了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取出特征的強(qiáng)魯棒性,因而卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像處理機(jī)器視覺方向得到了廣泛的應(yīng)用。所以將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加入其中具有可行性。本文首先在字符定位方面,針對英文字母以及數(shù)字結(jié)構(gòu)的無規(guī)律性及不飽和性,并參照傳統(tǒng)的較為成熟的幾種定位算法,選取了相對穩(wěn)定且精確度高的連通域算法作為本文定位算法的基礎(chǔ)。針對復(fù)雜度較高的工圖提出了改進(jìn)的區(qū)域生長閾值連通域算法,與基于區(qū)域生長以及基于輪廓跟蹤的連通域算法相比在工圖字符定位方面效率有了明顯的提高,應(yīng)用范圍更廣。針對工程圖紙的繪圖特征,本文加入了針對性的直線檢測、閾值判定及尺寸比例判定等算法,加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果。在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識別方面,國外近些年來較多的利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在特定的情境下進(jìn)行圖像識別方面的應(yīng)用,但國內(nèi)的研究尚未成熟。隨著卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)種類以及復(fù)雜度的提升,目前針對不同的目標(biāo)圖像特征來選取恰當(dāng)?shù)木矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),從而改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),擇優(yōu)選取合適的激勵函數(shù)來提升學(xué)習(xí)效率成為一個重要的研究難題。Le Net-5是一個較早提出的相對成熟穩(wěn)定的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,該網(wǎng)絡(luò)最初應(yīng)用于銀行手寫數(shù)字識別中,隨后應(yīng)用于其它方面的特征識別,而本文所面對字母以及數(shù)字的識別類別遠(yuǎn)大于原卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所處理的10個數(shù)字,算法的時間復(fù)雜度較之前的目標(biāo)學(xué)習(xí)有了較大的改進(jìn),所以本文針對原卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)層數(shù)、輸出以及激勵函數(shù)、池化算法等都進(jìn)行了改進(jìn)。通過實(shí)驗(yàn)我們可以看到算法的執(zhí)行時間大幅減少,并且在工圖特定環(huán)境中識別的精度也有顯著提高。本文在自采集的實(shí)驗(yàn)工圖中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),為確保實(shí)驗(yàn)圖的有效性,本文采集了30000幅標(biāo)準(zhǔn)工圖,尺寸分辨率在3000×5000到10000×20000的范圍內(nèi),為增添實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性,本文又在實(shí)驗(yàn)中加入1000幅手繪工圖。實(shí)驗(yàn)證明,本文在字符定位方面準(zhǔn)確率到達(dá)97.8%,說明提出的改進(jìn)連通域算法有效,同樣在字符識別方面,識別率高達(dá)99.4%,運(yùn)行時間對比之前的Le Net-5算法節(jié)約20%,證明本文針對復(fù)雜工圖上的字符識別有較大的改進(jìn)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;TP183

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本文編號：2340402