一种基于透视变换的多形制印章矫正方法

1.本发明属于图像识别领域，具体涉及一种基于透视变换的多形制印章矫正方法。


背景技术：

2.印章作为一种具有法律效应的标志和证据，在合同、公文、票据和支票等现代交易中发挥着重要作用，因此，其防伪性检测和识别问题值得关注，由于拍摄角度等问题引起的印章图像畸变会影响到后续印章的处理效果。
3.将透视变换技术应用于图像矫正时，需要选取合适的变换参考点以确定变换参数。针对椭圆形和圆形印章参考点不易选取的问题，提出一种简单有效的外接框构造方法。利用最小外接框模拟印章的边框，将问题转化为一个矩形或正方形图像的矫正，从而可将透视变换技术推广到椭圆形和圆形等其它形制图像的矫正处理。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于透视变换的多形制印章矫正方法，在拍摄的过程中，辅助人工拍摄姿态正确，清晰度高的图像，同时通过透视变换将畸变印章进行矫正的目的。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种基于透视变换的多形制印章矫正方法，所述方法包括：在动态拍摄过程中，获取不同印章姿态和清晰度高的连续帧图片；根据不同种类的印章选择相应的算法；提取不同姿态的印章并且确定印章的位置以及印章参数；通过轮廓的最小外接矩形，利用该矩形作透视变换即可自动矫正畸变印章，本发明能通用的辅助人工对不同种类的印章进行矫正，满足实际应用场景需求，适用广泛；
7.优选的，所述提取不同姿态的印章包括：确定输入图片尺寸，将图片从bgr格式转换成hsi格式，限制颜色空间同时返回指定形状和尺寸的结构元素，定义一个固定大小的矩形元素kenel，将提取到的红色区域轮廓进行膨胀操作同时将提取到的轮廓绘制在指定大小的空图像中；
8.优选的，重新限制颜色空间并再次提取红色轮廓，经膨胀操作以后绘制在指定大小的空图像中，将两幅图像像素值进行叠加操作最终得到一系列的红色图像；
9.优选的，将提取到的印章图像进一步滤波处理，同时，再次腐蚀膨胀以加强图像轮廓特征.接下来，查找并筛选固定大小的红色轮廓并且剔除掉干扰的轮廓，执行此步骤以后提取到最终的红色印章图像p1；
10.优选的，所述确定印章的位置和参数包括：首先定义一个外接矩形框参数，以提取到的印章轮廓绘制外接矩形框的四个端点(左上，右上，右下，左下)，求出端点之间的中点a并两两相连，此时连接中点的两直线的交点b为圆形印章的圆心(重心)，中点到交点的距离为印章的半径r.若圆形印章发生形状畸变，则选取距离最大值作为半径；
11.优选的，所述将参数与标准比对输出结果包括：将计算得到的圆形印章半径长度
r2得到直径长度d，然后将连接端点之间的中点的连线设为d1，d2，这两条直径长度两两相减，如果得到的结果小于预设值那么则输出印章拍摄正确。同理，对于椭圆印章，则分别计算长短轴长度，而矩形印章可看作圆形和椭圆形印章加了外接框的形态，只需判断长度是否相等即可，相等则说明印章姿态正确，反之，需要进行矫正；
12.优选的，根据三种印章的外接矩形框通过构造透视变换，求出透视变换参数从而自动矫正印章；
13.将原图像中像素坐标(x0，y0)，以及经透视变换后对应的三维空间坐标(x,y,z)之间的映射关系用下式表示：
[0014][0015]
上式中，(a，b，c，d，e，f，l，m)为透视变换参数。若将三维的z坐标分量表示为1，则1.1式可化为如下等价形式：
[0016][0017]
为了确定上式中的透视变换参数，对于矩形印章，通常选取矩形的四个顶点作为参考点，利用四个顶点变换前后的坐标，建立关于(6)式中(x0，y0)变换前与变换之后图像像素点坐标的等式关系，进而求出其透视变换参数。
[0018]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0019]
1.本案提出了一种基于透视变换的多形制印章矫正方法，可以对印章进行姿态的自动矫正；
[0020]
2.本发明可在动态环境下，实时准确的检测到印章并对姿态不正确的印章进行矫正；
[0021]
3.本发明对拍摄的印章姿态没有很高的要求，能自动矫正形态发生畸变的印章，而且还原度较高，对后续鉴伪不会造成影响；
[0022]
4.本发明能对各类印章进行识别、矫正，同时对所输入的图片格式没有限制。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1为具体实施方式中的系统流程图；
[0025]
图2为实施例中初始样本以及姿态矫正以后的图像；
[0026]
图3为实施例中样本外接框构造原理图。
具体实施方式
[0027]
下面结合实施例附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明，显然，这里所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
如图一所示为本发明具体实施方式中一种基于透视变换的多形制印章矫正方法的系统结构框图，该系统包括t1初始样本采集，t2印章提取模块，t3印章姿态矫正模块，t4输出结果；
[0029]
t1初始样本采集主要依靠相机自动聚焦，在动态拍摄过程中，获取连续帧图片，但由于是依靠机器拍摄，印章姿态可能会对后续鉴伪造成影响，故首先需要对印章进行姿态矫正；
[0030]
t2印章提取模块，确定输入图片尺寸，将图片从bgr格式转换成hsi格式，限制颜色空间同时返回指定形状和尺寸的结构元素，定义一个固定大小的矩形元素kenel(7*7)，将提取到的红色区域轮廓进行膨胀操作同时将提取到的轮廓绘制在指定大小的空图像中；
[0031]
重新限制颜色空间并再次提取红色轮廓，经膨胀操作以后绘制在指定大小的空图像中，将两幅图像像素值进行叠加操作最终得到一系列的红色图像；
[0032]
将提取到的印章图像进一步滤波处理，同时，再次腐蚀膨胀以加强图像轮廓特征.接下来，查找并筛选固定大小的红色轮廓并且剔除掉干扰的轮廓，执行此步骤以后提取到最终的红色印章图像；
[0033]
t3印章姿态矫正模块，首先定义一个外接矩形框参数，以提取到的印章轮廓绘制外接矩形框的四个端点(左上，右上，右下，左下)，求出端点之间的中点a并两两相连，此时连接中点的两直线的交点b为圆形印章的圆心(重心)，中点到交点的距离为印章的半径r.若圆形印章发生形状畸变，则选取距离最大值作为半径；
[0034]
将计算得到的圆形印章半径长度r2得到直径长度d，然后将连接端点之间的中点的连线设为d1，d2，这两条直径长度两两相减，如果得到的结果小于预设值那么则输出印章拍摄正确；同理，对于椭圆印章，则分别计算长短轴长度，而矩形印章可看作圆形和椭圆形印章加了外接框的形态，只需判断长度是否相等即可，相等则说明印章姿态正确，反之，需要进行矫正。
[0035]
根据三种印章的外接矩形框通过构造透视变换，求出透视变换参数从而自动矫正印章；
[0036]
将原图像中像素坐标(x0，y0)，以及经透视变换后对应的三维空间坐标(x，y，z)之间的映射关系用下式表示：
[0037][0038]
上式中，(a，b，c，d，e，f，l，m)为透视变换参数。若将三维的z坐标分量表示为1，则1.3式可化为如下等价形式：
[0039][0040]
为了确定上式中的透视变换参数，对于矩形印章，通常选取矩形的四个顶点作为参考点，利用四个顶点变换前后的坐标，建立关于(6)式中(x0，y0)变换前与变换之后图像像素点坐标的等式关系，进而求出其透视变换参数；
[0041]
显然，上述方法不能直接应用于椭圆形和圆形印章。为此，借助印章轮廓的最小外接框可以较好地解决这一问题。如图3所示，首先，查找封闭轮廓并排除轮廓大小不符合要求的，接着以圆和椭圆形制印章外轮廓为基准，作出外接框，并确定其顶点位置坐标。利用所作外接框，可将上述问题转化为一个矩形或正方形图像的矫正。从而将透视变换技术推广到椭圆形和圆形等其它形制图像的畸变矫正处理。
[0042]
以上详细描述了本发明的较好具体实施例，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析，推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。