支票原子章真伪快速识别系统
支票原子章真伪快速识别系统[20191215153533]
摘 要
原子章支票真伪快速识别系统技术是基于图像特征识别技术和数字图像处理技术的一个重要分支，是模式识别和计算机视觉领域内的一个研究热点。计算机原子章支票真伪快速识别系统在很早之前就受到了人们的重视，且随着计算机的普及、性能的提高以及图像处理和模式识别领域的研究逐步成熟，原子章支票真伪识别相关的应用越来越成为多，越来越贴近百姓的生活，因此对原子章图像识别的研究也在受到越来越多的重视。原子章支票真伪快速识别系统分析已经被广泛应用在支票真伪的鉴定、支票的识别等领域。
本文的原子章真伪鉴别系统，首先通过图像增强和图像的边缘检测实现对原子章的识别，直方图均衡化是图像增强的主要方式。通过对多个边缘检测算子的比较和总结，本文采用了改进后的Canny算子实现对图像的边缘检测，以得到理想的原子章图像处理效果。
为了使提取出的印章图像的特征更具代表性和鲁棒性，本文采用了基于统计的主成分分析法和奇异值分解，实现对原子章整体图像特征的提取。通过实验的对比证明了PCA与LDA两种特征提取方法同时使用可以实现最高的鉴别率和最低的鉴别时间，并通过采用支持向量机鉴别器，实现原子章图像与样本图像的对比，实现对原子章图像的真伪鉴别。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:原子章；预处理；Canny算子；边缘检测；特征提取；主成分分析法；奇异值分解；支持向量鉴别器
目 录
摘 要 I
第1章 绪论 1
1.1 课题简介 1
1.1.1课题研究背景 1
1.1.2 原子章防伪技术国内外研究现状 1
1.1.3 数字图像处理技术的发展历程 2
1.1.4 论文主要研究内容 2
1.1.5 章节安排 2
1.2 本章小结 3
第2章 原子章支票图像预处理 3
2.1 图像预处理简介 3
2.2图像增强 3
2.3边缘检测 5
2.3.1二值化和阈值处理 5
2.3.2边缘检测的原理和基本算法 5
2.3.3几种典型边缘检测算法及比较 5
2.4本章小结 22
第3章 原子章图像特征提取 22
3.1概述 22
3.2 特征提取一般方法 23
3.2.1 颜色特征 23
3.2.2 纹理特征 23
3.2.3形状特征 24
3.3主成分分析（PCA） 24
3.3.1 K-L变换 24
3.3.2 特征提取的实现 25
3.4 奇异值分解（SVD） 27
3.4.1 奇异值特征向量基本原理 27
3.4.2 SVD算法步骤 28
3.4.3线性判别方法 28
3.5本章小结 30
第4章 原子章的真伪鉴别 30
4.1 支持向量机 30
4.1.1前言 30
4.1.2 SVM原理 30
4.2 核函数 31
4.3 核函数主成分分析 32
4.4 应用研究 33
4.5实验结果与分析 33
4.5.1实验结果 33
4.5.2不同特征提取方法的比较 35
4.5.3 不同的特征提取方法对支持向量机鉴别效果的影响 36
4.6本章小结 37
第5章 总结与展望 37
5.1本文工作总结 37
5.2进一步研究的问题 37
参考文献 38
附录 41
第1章 绪论
1.1 课题简介
1.1.1课题研究背景
印章防伪技术，从古代就已经兴起。自从有了印章，印章防伪技术就已经发展起来了。最早的防伪技术是在制作国家使用的印章时，在印章上留下暗记以防止其他人伪造。这就是最早就印章防伪技术。最近几年印章的防伪技术的到了快速发展。
随着经济的快速发展，犯罪分子为了不正当的权益，通过非法手段伪造政府机构、企事业单位、银行等金融领域的印章，已经严重威胁了社会的稳定和经济的健康发展。在当今的科研领域，对印章防伪技术的研究已成为热点，原子章真伪的鉴别越来越受到重视。
1.1.2 原子章防伪技术国内外研究现状
目前我国印章的防伪主要是通过手工刻制印章。有的为了提高防伪水平，还采用了第二道加密技术。现在的印章防伪技术还综合考虑了气候、使用时间对印章的影响，以提高印章的防伪鉴别技术。
对印章的识别，除了通过人工识别之外，随着科技的发展，计算机的自动识别技术也得到了提高。计算机自动识别可以满足用户的特殊需求，而且鉴别的效率和准确率都有所提高。但是计算机的自动识别对输入的图像要求比较高，输入的印章必须颜色较深而且清晰，否则会影响印章鉴别的准确率。
在国外，印章主要用于签名，而在国内印章主要是印文为主。跟钞票等的方位技术比起来，原子章的防伪技术有很多改进的余地。为了有效的应对犯罪分子的防伪手段，应该立足现在放眼未来，不断发展出更高水平的印章防伪技术。
1.1.3 数字图像处理技术的发展历程
数字图像处理，即将图像通过计算机转化为数字图像进行处理。数字图像处理技术，首先出现在二十世纪20年代，发展历程中相对较短。但是在这短短时间的发展历程中，数字图像处理技术的水平已经很高，被应用到比较广泛的领域，并带来了极大的便利，带来了巨大的经济效益和社会效益。
1.1.4 论文主要研究内容
（1）图像预处理
预处理是指通过一定变换方法强调图像中有用的信息，去除或衰减图像中无关紧要的信息。对图像的预处理包括图像增强和图像边缘检测。通过直方图均衡的图像增强，利用Canny算子的图像边缘检测。
（2）特征提取
特征提取是通过对图像采取一定技术处理提取出图像的特征，用提取出的图像特征描述图像的过程。本文将PCA应用于原子章图像的统计特征提取。
（3）支持向量机
SVM通过求得最优解来解决非线性、小样本以及高维模式识别中的问题。
1.1.5 章节安排
论文分为5章，章节安排如下：
第1章：绪论，阐述了本课题的研究背景，探究了原子章防伪技术在国内外研究中的发展现状。此外还简要介绍了数字图像处理的发展历程，并进行了本文的章节安排。
第2章：原子章支票图像预处理，介绍了图像增强和图像边缘检测技术，并对几种边缘检测技术进行了详细的比较，最后讲述了根据实际需要对Canny算法的改进。
第3章：原子章图像特征提取，介绍了K-L 变换，以及PCA和SVD算法的实现，最后介绍了Fisher 线性判别以得到最佳鉴别特征。
第4章：原子章的真伪鉴别，介绍了支持向量机的基本原理，对原子章鉴别中的关键技术对比分析，得出了一系列有价值的实验对比结论。
第5章：总结与展望，总结了主要的工作和研究内容，并对本文研究中的不足提出了解决的大致方案。
1.2 本章小结
本章简要的介绍了本课题的研究背景及该项技术在国内外研究中的发展现状。此外还简要介绍了数字图像图像处理的发展，并进行了本文的章节安排。
第2章 原子章支票图像预处理
2.1 图像预处理简介
预处理，主要是为了提高目标图像的质量，对图像采取适当的变换强调有用的信息，删除或衰减一些无用信息。目前我国印章的防伪主要是通过手工刻制印章。有的为了提高防伪水平，还采用了第二道加密技术。现在的印章防伪技术还综合考虑了气候、使用时间对印章的影响，以提高印章的防伪鉴别技术。图像的预处理主要包括图像增强和图像的边缘检测。
2.2图像增强
图像的预处理就包括图像的增强。图像增强是指一定变换方法强调图像中有用的信息，去除或衰减图像中无关紧要的信息。经过图像增强的图像的信息量和质量都得到了提高。
直方图均衡化可以用于图像的增强。直方图均衡化也称为直方图均匀化，是通过调整图像的灰度分布来实现的，通过加大图像的动态范围，使图像的灰度级细节部分增强，从而改善视觉效果的一种算法。
2.2.1 直方图均衡化
直方图均衡化将原来图像的灰度直方图，经过变换函数处理，将图像的灰度分布从集中在某一区域修正为在整个灰度区域内均匀分布，再根据改善后的直方图修正原图像。均匀化前后的图像直方图对比如图（2.1)、（2.2）、(2.3)、(2.4)。
图2.1 原始图像 图2.2 原始图像的直方图
图2.3均衡化之后的图像 图2.4均衡化后的直方图
2.2.2灰度变换的基本原理
灰度变换就是根据需要依照某种函数改变图像中每个像素灰度值。线性灰度变换分为线性变换，分段线性变换。线性变换用于改善图像的主观质量，由于成像过程中的曝光等影响因素的影响使得图像的对比度不足和细节分辨不清。分段线性变换时突出重要的灰度区域，控制那些不重要的灰度区域。此外，要是只想了解图像的一部分，就可以压缩其他部分，对重要的部分进行变换。这两种变换中比较常用的是分段线性变换。
2.3边缘检测
2.3.1二值化和阈值处理
二值化就是为了使对图像的压缩、图像特征的突出，将有多个灰度级的图像转化成只有两个灰度级的图像。二值图像处理系统通过预先设定阈值T，用T将目标图像的像素群分割成大于T的像素群和小于T的像素群。通过比较图像像素的阈值的大小来设置图像像素的灰度值。灰度值大于阈值则设该像素的灰度值是255；灰度值小于阈值T则将该像素的灰度值设为0。图像的灰度变换主要通过图像的二值化实现。图像的二值化是研究图像灰度变换的最主要的方法，经过二值化后的目标图像就变成了只有两个灰度值的黑白图像。
二值化处理减少了图像的数据信息，使得在对图像处理的时候更加简单。二值图像由于处理速度快，占用的存储空间小，布尔逻辑运算简单，因此在图像处理中的应用非常广泛。
2.3.2边缘检测的原理和基本算法
用印章的边缘够了出印章，使人们对印章的了解更加简单。图像的方向、形状、阶跃性质都属于图像的边缘特征，这些边缘特征就表示出了原子章图像和背景图像。实际应用中采用一阶导数和二阶导数来检测边界灰度值的不连续性，使用小区域模板卷积近似进行原子章的边缘检测。图像边缘检测主要是通过对图像函数一阶微分实现的，根据人们依据图像模板的大小与权值，提出多种梯度算子，包括Roberts边缘检测算子、Laplaclan边缘检测算子、Sobel边缘检测算子、Prewitt边缘检测算子、Canny边缘检测算子等。
2.3.3几种典型边缘检测算法及比较
（1）Roberts算子
Roberts主要有检测两个对角线方向和水平与垂直方向两种方式。对具有陡峭的低噪声图像效果较好。
Roberts算子检测两个对角线方向公式为：
（2.1）
其中，g（x,y）表示图像处理后的灰度值，f（x,y）表示处理前的灰度值
Roberts算子检测水平与垂直方向公式为：
（2.2）
为了简化计算，用式（2.3）近似代替式（2.1），用式（2.4）近似代替式（2.2），即：
（2.3）
（2.4）
摘 要
原子章支票真伪快速识别系统技术是基于图像特征识别技术和数字图像处理技术的一个重要分支，是模式识别和计算机视觉领域内的一个研究热点。计算机原子章支票真伪快速识别系统在很早之前就受到了人们的重视，且随着计算机的普及、性能的提高以及图像处理和模式识别领域的研究逐步成熟，原子章支票真伪识别相关的应用越来越成为多，越来越贴近百姓的生活，因此对原子章图像识别的研究也在受到越来越多的重视。原子章支票真伪快速识别系统分析已经被广泛应用在支票真伪的鉴定、支票的识别等领域。
本文的原子章真伪鉴别系统，首先通过图像增强和图像的边缘检测实现对原子章的识别，直方图均衡化是图像增强的主要方式。通过对多个边缘检测算子的比较和总结，本文采用了改进后的Canny算子实现对图像的边缘检测，以得到理想的原子章图像处理效果。
为了使提取出的印章图像的特征更具代表性和鲁棒性，本文采用了基于统计的主成分分析法和奇异值分解，实现对原子章整体图像特征的提取。通过实验的对比证明了PCA与LDA两种特征提取方法同时使用可以实现最高的鉴别率和最低的鉴别时间，并通过采用支持向量机鉴别器，实现原子章图像与样本图像的对比，实现对原子章图像的真伪鉴别。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:原子章；预处理；Canny算子；边缘检测；特征提取；主成分分析法；奇异值分解；支持向量鉴别器
目 录
摘 要 I
第1章 绪论 1
1.1 课题简介 1
1.1.1课题研究背景 1
1.1.2 原子章防伪技术国内外研究现状 1
1.1.3 数字图像处理技术的发展历程 2
1.1.4 论文主要研究内容 2
1.1.5 章节安排 2
1.2 本章小结 3
第2章 原子章支票图像预处理 3
2.1 图像预处理简介 3
2.2图像增强 3
2.3边缘检测 5
2.3.1二值化和阈值处理 5
2.3.2边缘检测的原理和基本算法 5
2.3.3几种典型边缘检测算法及比较 5
2.4本章小结 22
第3章 原子章图像特征提取 22
3.1概述 22
3.2 特征提取一般方法 23
3.2.1 颜色特征 23
3.2.2 纹理特征 23
3.2.3形状特征 24
3.3主成分分析（PCA） 24
3.3.1 K-L变换 24
3.3.2 特征提取的实现 25
3.4 奇异值分解（SVD） 27
3.4.1 奇异值特征向量基本原理 27
3.4.2 SVD算法步骤 28
3.4.3线性判别方法 28
3.5本章小结 30
第4章 原子章的真伪鉴别 30
4.1 支持向量机 30
4.1.1前言 30
4.1.2 SVM原理 30
4.2 核函数 31
4.3 核函数主成分分析 32
4.4 应用研究 33
4.5实验结果与分析 33
4.5.1实验结果 33
4.5.2不同特征提取方法的比较 35
4.5.3 不同的特征提取方法对支持向量机鉴别效果的影响 36
4.6本章小结 37
第5章 总结与展望 37
5.1本文工作总结 37
5.2进一步研究的问题 37
参考文献 38
附录 41
第1章 绪论
1.1 课题简介
1.1.1课题研究背景
印章防伪技术，从古代就已经兴起。自从有了印章，印章防伪技术就已经发展起来了。最早的防伪技术是在制作国家使用的印章时，在印章上留下暗记以防止其他人伪造。这就是最早就印章防伪技术。最近几年印章的防伪技术的到了快速发展。
随着经济的快速发展，犯罪分子为了不正当的权益，通过非法手段伪造政府机构、企事业单位、银行等金融领域的印章，已经严重威胁了社会的稳定和经济的健康发展。在当今的科研领域，对印章防伪技术的研究已成为热点，原子章真伪的鉴别越来越受到重视。
1.1.2 原子章防伪技术国内外研究现状
目前我国印章的防伪主要是通过手工刻制印章。有的为了提高防伪水平，还采用了第二道加密技术。现在的印章防伪技术还综合考虑了气候、使用时间对印章的影响，以提高印章的防伪鉴别技术。
对印章的识别，除了通过人工识别之外，随着科技的发展，计算机的自动识别技术也得到了提高。计算机自动识别可以满足用户的特殊需求，而且鉴别的效率和准确率都有所提高。但是计算机的自动识别对输入的图像要求比较高，输入的印章必须颜色较深而且清晰，否则会影响印章鉴别的准确率。
在国外，印章主要用于签名，而在国内印章主要是印文为主。跟钞票等的方位技术比起来，原子章的防伪技术有很多改进的余地。为了有效的应对犯罪分子的防伪手段，应该立足现在放眼未来，不断发展出更高水平的印章防伪技术。
1.1.3 数字图像处理技术的发展历程
数字图像处理，即将图像通过计算机转化为数字图像进行处理。数字图像处理技术，首先出现在二十世纪20年代，发展历程中相对较短。但是在这短短时间的发展历程中，数字图像处理技术的水平已经很高，被应用到比较广泛的领域，并带来了极大的便利，带来了巨大的经济效益和社会效益。
1.1.4 论文主要研究内容
（1）图像预处理
预处理是指通过一定变换方法强调图像中有用的信息，去除或衰减图像中无关紧要的信息。对图像的预处理包括图像增强和图像边缘检测。通过直方图均衡的图像增强，利用Canny算子的图像边缘检测。
（2）特征提取
特征提取是通过对图像采取一定技术处理提取出图像的特征，用提取出的图像特征描述图像的过程。本文将PCA应用于原子章图像的统计特征提取。
（3）支持向量机
SVM通过求得最优解来解决非线性、小样本以及高维模式识别中的问题。
1.1.5 章节安排
论文分为5章，章节安排如下：
第1章：绪论，阐述了本课题的研究背景，探究了原子章防伪技术在国内外研究中的发展现状。此外还简要介绍了数字图像处理的发展历程，并进行了本文的章节安排。
第2章：原子章支票图像预处理，介绍了图像增强和图像边缘检测技术，并对几种边缘检测技术进行了详细的比较，最后讲述了根据实际需要对Canny算法的改进。
第3章：原子章图像特征提取，介绍了K-L 变换，以及PCA和SVD算法的实现，最后介绍了Fisher 线性判别以得到最佳鉴别特征。
第4章：原子章的真伪鉴别，介绍了支持向量机的基本原理，对原子章鉴别中的关键技术对比分析，得出了一系列有价值的实验对比结论。
第5章：总结与展望，总结了主要的工作和研究内容，并对本文研究中的不足提出了解决的大致方案。
1.2 本章小结
本章简要的介绍了本课题的研究背景及该项技术在国内外研究中的发展现状。此外还简要介绍了数字图像图像处理的发展，并进行了本文的章节安排。
第2章 原子章支票图像预处理
2.1 图像预处理简介
预处理，主要是为了提高目标图像的质量，对图像采取适当的变换强调有用的信息，删除或衰减一些无用信息。目前我国印章的防伪主要是通过手工刻制印章。有的为了提高防伪水平，还采用了第二道加密技术。现在的印章防伪技术还综合考虑了气候、使用时间对印章的影响，以提高印章的防伪鉴别技术。图像的预处理主要包括图像增强和图像的边缘检测。
2.2图像增强
图像的预处理就包括图像的增强。图像增强是指一定变换方法强调图像中有用的信息，去除或衰减图像中无关紧要的信息。经过图像增强的图像的信息量和质量都得到了提高。
直方图均衡化可以用于图像的增强。直方图均衡化也称为直方图均匀化，是通过调整图像的灰度分布来实现的，通过加大图像的动态范围，使图像的灰度级细节部分增强，从而改善视觉效果的一种算法。
2.2.1 直方图均衡化
直方图均衡化将原来图像的灰度直方图，经过变换函数处理，将图像的灰度分布从集中在某一区域修正为在整个灰度区域内均匀分布，再根据改善后的直方图修正原图像。均匀化前后的图像直方图对比如图（2.1)、（2.2）、(2.3)、(2.4)。
图2.1 原始图像 图2.2 原始图像的直方图
图2.3均衡化之后的图像 图2.4均衡化后的直方图
2.2.2灰度变换的基本原理
灰度变换就是根据需要依照某种函数改变图像中每个像素灰度值。线性灰度变换分为线性变换，分段线性变换。线性变换用于改善图像的主观质量，由于成像过程中的曝光等影响因素的影响使得图像的对比度不足和细节分辨不清。分段线性变换时突出重要的灰度区域，控制那些不重要的灰度区域。此外，要是只想了解图像的一部分，就可以压缩其他部分，对重要的部分进行变换。这两种变换中比较常用的是分段线性变换。
2.3边缘检测
2.3.1二值化和阈值处理
二值化就是为了使对图像的压缩、图像特征的突出，将有多个灰度级的图像转化成只有两个灰度级的图像。二值图像处理系统通过预先设定阈值T，用T将目标图像的像素群分割成大于T的像素群和小于T的像素群。通过比较图像像素的阈值的大小来设置图像像素的灰度值。灰度值大于阈值则设该像素的灰度值是255；灰度值小于阈值T则将该像素的灰度值设为0。图像的灰度变换主要通过图像的二值化实现。图像的二值化是研究图像灰度变换的最主要的方法，经过二值化后的目标图像就变成了只有两个灰度值的黑白图像。
二值化处理减少了图像的数据信息，使得在对图像处理的时候更加简单。二值图像由于处理速度快，占用的存储空间小，布尔逻辑运算简单，因此在图像处理中的应用非常广泛。
2.3.2边缘检测的原理和基本算法
用印章的边缘够了出印章，使人们对印章的了解更加简单。图像的方向、形状、阶跃性质都属于图像的边缘特征，这些边缘特征就表示出了原子章图像和背景图像。实际应用中采用一阶导数和二阶导数来检测边界灰度值的不连续性，使用小区域模板卷积近似进行原子章的边缘检测。图像边缘检测主要是通过对图像函数一阶微分实现的，根据人们依据图像模板的大小与权值，提出多种梯度算子，包括Roberts边缘检测算子、Laplaclan边缘检测算子、Sobel边缘检测算子、Prewitt边缘检测算子、Canny边缘检测算子等。
2.3.3几种典型边缘检测算法及比较
（1）Roberts算子
Roberts主要有检测两个对角线方向和水平与垂直方向两种方式。对具有陡峭的低噪声图像效果较好。
Roberts算子检测两个对角线方向公式为：
（2.1）
其中，g（x,y）表示图像处理后的灰度值，f（x,y）表示处理前的灰度值
Roberts算子检测水平与垂直方向公式为：
（2.2）
为了简化计算，用式（2.3）近似代替式（2.1），用式（2.4）近似代替式（2.2），即：
（2.3）
（2.4）
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