點(diǎn)陣漢字細(xì)化算法及應(yīng)用

樊留強(qiáng)　惠延波　曹一帆

摘要：細(xì)化算法在圖像處理及模式識(shí)別具有十分重要的應(yīng)用。細(xì)化是將圖像逐層剝?nèi)ポ喞吘壣系娜哂帱c(diǎn)，得到圖像的骨架結(jié)構(gòu)。本文對(duì)火車上常用噴字字體進(jìn)行研究，對(duì)16*24點(diǎn)陣的漢字點(diǎn)陣進(jìn)行細(xì)化，利用Zhang算法提取點(diǎn)陣漢字的骨架，并對(duì)該算法進(jìn)行擴(kuò)展研究，該方法可為后續(xù)的火車的自動(dòng)化噴碼研究提供一種方法。

關(guān)鍵詞：細(xì)化；Zhang算法；噴碼

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）24-0181-02

細(xì)化，就是尋找圖形、筆劃的中軸線或骨架，以其骨架替代該圖行或筆劃[1]。細(xì)化技術(shù)在指紋識(shí)別、文字識(shí)別、物體輪廓提取等方面具有十分重要的應(yīng)用。

細(xì)化算法可分為迭代算法和非迭代算法，迭代算法根據(jù)刪除點(diǎn)陣的方式又分為串行算法和并行算法，在掃描點(diǎn)陣時(shí)，串行算法根據(jù)規(guī)則判斷該點(diǎn)是否刪除，若可以則立即刪除；并行算法根據(jù)規(guī)則判斷該點(diǎn)是否為可刪除點(diǎn)，若是則先標(biāo)記該點(diǎn)，等待點(diǎn)陣數(shù)組中所有的點(diǎn)陣都按照算法原則處理后再一并刪除所有標(biāo)記點(diǎn)。迭代算法迭代地刪除圖形邊緣上滿足規(guī)則的像素，直到得到單像素骨架圖形為止。

鐵道車輛標(biāo)記中的漢字采用簡(jiǎn)化的宋體字，字體寬度約等于字體高度的2/3，字號(hào)以字體高度（mm）命名，本文對(duì)16*24的點(diǎn)陣漢字進(jìn)行細(xì)化，該字體寬度為16個(gè)點(diǎn)陣，高度為24個(gè)點(diǎn)陣。本文利用Zhang快速并行細(xì)化算法來(lái)細(xì)化點(diǎn)陣漢字，它具有速度快和保持細(xì)化后點(diǎn)陣的連通性等優(yōu)點(diǎn)[1]，本文對(duì)細(xì)化后的效果行評(píng)價(jià)，并對(duì)該算法進(jìn)行擴(kuò)展研究。

1 點(diǎn)陣漢字

一個(gè)點(diǎn)陣漢字是由若干字節(jié)的二進(jìn)制代碼“0”、“1”構(gòu)成字模，產(chǎn)生點(diǎn)陣漢字的顯示信息[2]。一個(gè)矢量漢字是由若干直線段組合得到，直線段條數(shù)（筆劃數(shù)）和每條直線段的起止點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)成它的字模，形成矢量漢字的圖形數(shù)據(jù)。根據(jù)火車噴字要求選擇寬度為16高度為24的16*24點(diǎn)陣漢字，讀取16*24點(diǎn)陣漢字字模，轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣數(shù)組，其中“1”表示點(diǎn)，“0”表示空，在LCD上顯示效果如圖1所示（以宋體字“條”為例），圖中左邊的為16*24的點(diǎn)陣數(shù)組，右邊為了便于比較顯示效果，增加了16*16的漢字顯示。

2 點(diǎn)陣漢字的細(xì)化

在兩步完成以后，算法開(kāi)始新的一次迭代，直至兩步中都沒(méi)有點(diǎn)陣被標(biāo)記為可刪除為止。點(diǎn)陣數(shù)組的細(xì)化結(jié)果如圖3所示，從圖中可以看出Zhang快速并行細(xì)化算法能夠較好地保留筆劃的骨架特征，并將兩行點(diǎn)陣細(xì)化為一行點(diǎn)陣。

在Zhang算法中，若[P1]為端點(diǎn)，則[nP1=1]，該條件在大多數(shù)情況下是正確的，但對(duì)于呈[45o]或[135o]、兩點(diǎn)陣寬的對(duì)角線時(shí)，由于端點(diǎn)的8個(gè)鄰點(diǎn)中有兩個(gè)為1，這些斷點(diǎn)滿足Zhang算法的所有條件，這些點(diǎn)將被刪除，最終這些兩點(diǎn)陣寬的對(duì)角線將會(huì)變成一個(gè)或兩個(gè)點(diǎn)，出現(xiàn)過(guò)度腐蝕現(xiàn)象[4]，因?yàn)槌它c(diǎn)外所有點(diǎn)陣都有[sP1=1]，此時(shí)該算法將會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

若P點(diǎn)滿足以上條件，則將P點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，在每次迭代循環(huán)中檢查是否有點(diǎn)被標(biāo)記，當(dāng)某次迭代循環(huán)中無(wú)點(diǎn)被標(biāo)記，則刪除所有被標(biāo)記的點(diǎn)，結(jié)束細(xì)化過(guò)程。

3 點(diǎn)陣漢字細(xì)化應(yīng)用

火車噴碼目前主要是采用人工噴涂的方式進(jìn)行[5]，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此研究自動(dòng)化噴碼技術(shù)十分必要，可利用點(diǎn)陣漢字的矢量化進(jìn)行自動(dòng)噴碼技術(shù)的研究。

點(diǎn)陣漢字的矢量化過(guò)程需要點(diǎn)陣漢字的細(xì)化，經(jīng)細(xì)化后的點(diǎn)陣漢字可以更快地進(jìn)行光滑處理并提取筆劃。細(xì)化后的點(diǎn)陣漢字轉(zhuǎn)換為矢量漢字時(shí)，一些筆劃會(huì)產(chǎn)生鋸齒現(xiàn)象，這種現(xiàn)象影響了漢字的效果，因此消除鋸齒，使筆劃光滑可以顯著提高漢字質(zhì)量[6]。每個(gè)漢字是由若干曲線組成，每條曲線又由若干線段組成的，每條線段都可以由曲線的始點(diǎn)和方向矢量確定[7]，筆劃的提取就是記錄每一段筆劃的點(diǎn)坐標(biāo)和方向矢量，提取出的筆劃還需進(jìn)一步處理。文獻(xiàn)[8][9]利用漢字的矢量化和機(jī)器人控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了繪字系統(tǒng)的研制，利用該方法可以實(shí)現(xiàn)漢字的自動(dòng)化噴碼，自動(dòng)噴字方法如圖4所示。

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