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根据ARM的文本独立笔迹辨别体系规划

基于ARM的文本独立笔迹鉴别系统设计, 笔迹,是具有个人特征的书写文字符号的形象系统,与个人书写习惯有密切联系。利用计算机进行个人笔迹鉴别,是模式识别的分支问题,是通过分析比较不同人笔迹的书写风格来判

笔迹,是具有个人特征的书写文字符号的形象体系,与个人书写习气有密切联系。运用计算机进行个人笔迹辨别,是模式辨认的分支问题,是经过剖析比较不同人笔迹的书写风格来判别书写者身份的一种技能办法。文本独立(Text—independent)是指进行辨别时,对书写者书写的内容没有特别要求,具有样本依存性小、信息收集便利等特色,具有广泛的运用远景。经过对笔迹剖析做出身份判别,在计算机登录、电子商务、金融安全、文物监测、信息安全等方面具有重要运用。国内外对依据PC渠道的笔迹辨别体系算法进行了详尽研讨,师宝山等人处理了纸质笔迹信息的预处理问题,张德贤等人提出了笔迹信息的特征提取算法,刘海等人提出了依据概括方向特征提取的笔迹辨别办法,刘爱真提出了运用希尔伯特-黄改换(HHT)办法对脱机手写体汉字特征进行提取,杨彩霞提出了依据Gabor改换和最附近分类器的笔迹辨别办法,刘宏等人提出了依据纹路剖析优化Gabor改换支撑向量机(Support Vector Machines,SVM)的笔迹辨别办法。这些办法的辨别性较好,可完结性强,但都约束在PC体系层面,笔迹的收集办法杂乱,不能完结实时的笔迹辨别体系。本文提出了一种依据嵌入式体系的实时笔迹辨别体系,该体系首要针对离线的文本独立笔迹进行嵌入式辨别研讨,运用ARM终端实时收集笔迹信息,运用Gabor滤波器提取笔迹样本的纹路特征,运用支撑向量机(SVM)练习和辨认笔迹信息的特征。

1 笔迹辨别体系总体规划

依据ARM的文本独立笔迹辨别体系首要由3个模块部分组成,包含笔迹收集端、数据传输部分、上位机处理部分。体系的总体规划原理如图1所示。

依据ARM的文本独立笔迹辨别体系规划

进行笔迹辨别时,需求提早将书写人笔迹数据存入体系数据库中,以便于后期比对剖析。待检测人需经过笔迹收集端的手写式接触屏实时输入手写笔迹信息。笔迹收集端进行简略处理后经过数据传输部分传送给上位机,上位机接纳数据后采纳笔迹辨别算法对实时收集的笔迹信息进行预处理和归一化操作。处理后的笔迹数据经过Gabor滤波器和支撑

向量机办法与数据库数据进行比对,然后实时显现书写者的身份信息。

2 依据ARM的笔迹收集端技能及规划

文本独立的笔迹辨别体系的笔迹收集端首要担任笔迹信息的实时收集及发送功用,首要由ARM中心处理器、接触屏模块、书写信息显现模块和数据发送端口组成。

2.1 笔迹收集模块

接触屏部分是笔迹收集的要害中心,首要由电阻式接触屏和接触屏操控器组成,担任笔迹信息的实时收集。收集的数据信息将被实时保存成图片格式并简略处理后发送。电阻式接触屏的底层是玻璃。玻璃上面涂覆有两层通明氧化金属(ITO氧化铟)导电层,两导电层之间有细微的通明阻隔点,这些阻隔点起到了将两导电层阻隔和绝缘的作用。当书写者的笔尖或手指按下接触屏时,两个导电层就会彼此接触而构成回路,经过丈量接触点的电压值等特定数据就可得到屏幕上的坐标方位。选用电阻式接触屏具有价格低廉、类型彻底、耐笔尖或手指磨损、感应度高、精确性好等特色。

除了经过接触屏实时显现书写者的笔迹数据外,为了更便于书写者调查书写,规划了专门书写信息显现模块显现笔迹信息。该模块选用TFT液晶屏和液晶屏操控器组成。液晶显现屏收到来自中心处理器的笔迹数据信息后,实时地将手写笔迹显现在屏幕上方,使得书写者的笔迹输入愈加直观。因为电阻式接触屏收集到的笔迹信息是当时接触点电压值经过模数转化后X坐标和Y坐标的数字值,对TFT液晶屏没有运用价值,因而需求经过坐标转化将接触屏坐标映射到TFT屏幕上。详细转化进程能够由中心处理器及驱动程序完结。

笔迹收集端的中心处理器挑选三星公司ARM9内核的S3C2440A处理器,它担任整个笔迹收集端的运转操控,包含担任完结接触屏模块的显现和手写数据的收集、书写信息显现模块的数据输出、数据通讯模块的办理操控,还担任包含坐标映射和简略笔迹数据处理等功用。

2.2 数据通讯模块

数据通讯模块首要担任笔迹收集端收集的笔迹信息实时传送到上位机端的功用。完结上位机与笔迹收集端的通讯,首要包含有线和无线两种办法。

有线通讯办法即经过实体数据线路进行衔接,包含串口线、USB通讯线等办法。其间,USB通讯模块是S3C2440A中心处理器的集成部分。S3C2440A中心内部包含USB操控器和外

围电路,能够直接完结经过USB端口数据线将很多书写数据实时精确传送给上位机端的功用,具有简略有用的特色。

为添加体系的可用性,完结相对较远间隔(10 m)的自在终端式笔迹收集模块,能够选用依据无线通讯办法进行数据传输。现在较常用的无线通讯办法包含蓝牙、Wi—Fi、依据nRF24L01工业模块等办法。其间,nRF24L01是一款运用2.4 GHz ISM敞开频段、选用FSK调制、依据内部自有协议的无线通讯模块,自身具有126频道,能够完结点对点或1对多点的无线通讯功用,通讯速度能够到达2 Mbps。选用依据nRF24L01的工业化通讯模块能够完结较小体积较远间隔的数据传输,且开发便利,能够极大进步笔迹辨别体系的有用性。

3 上位机文本独立笔迹辨别模块的规划

文本的笔迹信息包含在线和离线两类。离线信息是指写在纸上的字符,具有收集便利、信息量小的特色。笔迹辨别办法首要包含文本依存和文本独立两种,其间文本依存要求有必要运用相同的文字进行比对,而文本独立是依据很多笔迹特征提取,与书写内容无关,运用更广。本文针对离线的文本独立笔迹信息进行研讨,运用多通道Gabor滤波器,作为图画纹路特征提取剖析办法,它被广泛运用于纹路剖析、笔迹辨别等范畴。为了处理练习样本缺乏的问题,能够选用支撑向量机(SVM)的办法对笔迹特征进行练习和辨认。上位机端的算法流程规划如图2所示。

依据ARM的文本独立笔迹辨别体系规划

3.1 笔迹图画预处理

笔迹图画的预处理首要包含滤波、二值化、归一化等。首先将图画进行色彩聚类和二值化,以消除布景色的搅扰,依据散布特征除掉布景和网格线,并将图画二值化。然后需求进行滤波以消除噪点的搅扰,常用的图画滤波办法有:中值滤波、邻域均值滤波和低通滤波。因为笔迹收集终端收集的图片质量较高,噪声多为小噪声的孤立点,因而能够选用盐和胡椒滤波法去噪。然后将图画别离沿水平缓竖直方向进行投影,以紧缩空行和字符间的空白。为便于数据处理,需求按一致的行高对每行字符进行归一化处理,即调整不同字符的巨细相同。归一化处理时能够依据笔迹图画的水平直方图做行的切割,图画的水平直方图便是图画在水平方向上的投影,即每一行像素值直接相加。试验中咱们收集了20人的笔迹信息,每人两份,每份的汉字数量、内容、纸张、书写用笔均没有特别约束。与此同时,试验还选用了哈尔滨工业大学多人手写库(HIT—MW)中的笔迹图画作为样本,共运用40份,由20个人书写,每人两份。关于收集的手写笔迹信息,咱们将每个人的笔迹信息一分为二,一份用于练习,另一份用于测验,以确保两组数据彻底不同。试验收集笔迹图画预处理作用如图3所示。

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