一种基于曲线匹配的印鉴图像自动检索方法

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1、北京大学学报（自然科学版），第!"卷，第#期，$""!年#月%&’()&*+,’*(-./0(’.-(1*./2,*3+-4*’(’*45+6*,+,4*4，7819!"，089#（:(,，$""!）一种基于曲线匹配的印鉴图像自动检索方法!）宋勇（北京大学信息科学中心，北京，#""?<#）刘宏（北京大学视觉与听觉信息处理国家重点实验室，北京，#""?<#）摘要从汉字笔划横平竖直这一特点出发，提出了汉字图像中适合于印鉴图像检索的两种特征：汉字的外边缘轮廓和汉字的方向投影密度。进而用函数曲线对这两种特征进行量化描述，将对汉字的匹配归结为对函数曲线的匹配。最后通过实验验证了这两种特征的

2、稳定性以及基于这两种特征的曲线匹配方法的有效性。关键词印章；图像检索；汉字特征；曲线匹配中图分类号B$=C"引言一般来说，印鉴图像的形状比较规整，整体变形很小，其中的汉字信息也接近于印刷体。但实际的印鉴图像常受到加盖模糊和图文背景的干扰，有时甚至比较严重。因此，寻找抗干扰能力较强的图像特征便成为了印鉴检索任务的关键。印鉴的一对一真伪鉴别是一个典型的模式识别应用问题。日本和韩国学者率先开展了这方面的研究工作，近年来国内学者在印鉴图像真伪判别方面也已取得了很大进展。D(,和［#］根据印鉴笔划的拓扑结构具有的相对稳定性，提出基于细化后骨架结构的识别方法。E4(*［$］引入笔划特征图%)

3、>，把关系图和几何位置结合起来进行判决，该方法突破了对F++和G*/印鉴形状和拓扑结构完整性的限制。胡庆和杨静宇等［=，!］，从知识工程的角度出发，引入差图像的概念，并结合统计和结构模式识别的方法，提出一种基于多特征的鉴别方法。高文等［C］在考虑印鉴中笔锋、笔划粗细及笔划相对位置等特征的基础上，提出了一种基于边缘匹配的鉴别方法，利用边缘点的距离作为识别特征。这些都是关于印鉴一对一鉴别的方法。现在进一步的问题是：在实用上，如何摆脱对人工输入HI号这一过程的依赖，以实现印鉴自动鉴别处理过程的全自动化？也就是需要解决基于印鉴图像内容的自动检索问题。提及到检索，匹配速度便成为了实用的关键

4、，需要找到简单而适应性强的特征，这一点与一对一真伪鉴别有很大不同。由于实际当中许多印章加盖的并不是很清晰，因而对汉字笔划的精确分析［C］有时就会显得难以奏效。通过对大量印鉴中汉字图像的观察分析与具体实验，本文选择#）国家;<=项目（>#;;?"=@"@）资助课题。收稿日期：$""=A"#A#"；修回日期：$""=A"!A#!?C北京大学学报（自然科学版）第;>卷了两种相对稳定的特征：汉字的外边缘轮廓和汉字的方向投影密度。并引入了函数曲线的概念，介绍了一种基于曲线匹配的高效率的印鉴自动检索方法。!印章整体结构分析现在的公章以圆形的外轮廓为多，而公章的鉴别比私人名章的鉴别更具有实用价

5、值，因而本文重点讨论解决圆形公章的自动检索问题。这里首先来对印章的整体结构进行分析处理，提取出文字部分。下面只做大体的论述，具体细节可参考文献［5］。图%给出了整体处理过程：（0）给出了一枚实验用章的原始图像。经过灰度拉伸处理，得到（6）所示的增强图像。首先用统计的方法找到印鉴前景圆形外轮廓的中心，然后将圆形的印鉴前景图像用线性插值法沿径向分割展开成（/）所示的一个矩形图像，进而分离出（7）所示的主文字图!印章整体结构分析区域部分。最后再对文字串进行!"#$%&’()*+,-./,.-*010)2+"+(3+*0)"40#*分割，得到每个文字的图像。"汉字特征分析汉字是由一个个笔

6、划所构成的，笔划中有大量的横与竖。横平竖直是汉字笔划的一大特点，这一特点在接近于印刷体的印章汉字中得到了充分的体现。本文所介绍的汉字的曲线匹配方法就是以汉字的这一基本特点为基础的。下面介绍汉字中适合于印鉴图像检索的两种特征。首先定义一个函数曲线的概念。这里的函数与数学中的单值函数概念类似，指在每一个定义处都有且只有一个取值。不过这里加了些限制，定义域与值域都是离散的整数。为讨论方便起见，规定函数可以取极大值，用89:表示，以表达取值特殊的部分。函数曲线当然就是指函数在二维平面直角坐标系中对应的函数图像。"#!汉字的边缘轮廓仔细观察汉字的边缘部分，就会发现在笔划的起始与终结位置以及

7、笔划的交界处都有很强的起伏特点，称之为“突变”。可以将这种突变理解为边界坐标位置变化速度的极点。汉字笔划横平竖直的特点就决定了这种突变信息在汉字中的广泛分布。这些大量的突变（包括它们的个数和位置）就包含了区别于其他汉字的丰富的信息。考虑上下左右;个方向，每个方向上前景点中最靠近整个图像外边界的点形成了一条边缘轮廓线。图<的（0）给出了一个汉字的左边缘轮廓线。观察该边缘轮廓线的突变信息：其中=5第"期宋勇等：一种基于曲线匹配的印鉴图像自动检索方法!处是“横平”引起的，"处是在笔划的