專利名稱：可手寫的數(shù)字圖形編碼及其識(shí)別方法
數(shù)字，是人類使用最多的一種信息。許多民族都創(chuàng)造了數(shù)字符號(hào)，如阿拉伯?dāng)?shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，中文一、二、三、四、五、六、七、八、九，中文壹、貳、叁、肆、伍、陸、柒、捌、玖等。數(shù)字符號(hào)的出現(xiàn)，對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步起了極其重要的作用。
隨著社會(huì)的高速發(fā)展，尤其是有了電子計(jì)算機(jī)以后，原有的數(shù)字符號(hào)不能滿足人們的需要了。商業(yè)、物流、工業(yè)生產(chǎn)、辦公自動(dòng)化……大量的數(shù)據(jù)需要及時(shí)處理，這就必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集和識(shí)別。阿拉伯?dāng)?shù)字容易書寫，可讀性好，是世界上使用最廣泛的數(shù)字符號(hào)，人們發(fā)明了多種光電字符閱讀機(jī)(OCR)識(shí)別它。然而由于手寫阿拉伯?dāng)?shù)字的不規(guī)范性及復(fù)雜性，加上干擾等影響，實(shí)施自動(dòng)識(shí)別的成本高而識(shí)別率低，可靠性差，因而使得很多領(lǐng)域不能使用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。條碼是為自動(dòng)識(shí)別而發(fā)明的一種圖形碼，這種已經(jīng)公開的專利技術(shù)，由于方法簡(jiǎn)便，成本低，可靠性高，現(xiàn)在已被大量使用，獲得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。不過條碼的應(yīng)用也有其局限性。它只能使用在數(shù)字固定不變的場(chǎng)合，如商品的標(biāo)簽。它必須由激光或噴墨印字機(jī)印制，而不能由人即時(shí)書寫。這使得它不能在大量隨機(jī)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的場(chǎng)合使用，如各種財(cái)務(wù)報(bào)表等。由于條碼還有其不足之處，條碼是由寬窄不一，黑白相間的線條組成，對(duì)印刷質(zhì)量要求嚴(yán)格，污染和干擾容易影響其識(shí)別的正確率。加之它不直觀，可讀性差，這也進(jìn)一步影響了它的使用范圍。
為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)的需要，能不能有一種數(shù)字符號(hào)，它即簡(jiǎn)單，人人都可以手寫，而且又直觀、規(guī)范、可讀性好，并且抗干擾能力強(qiáng)，適宜于自動(dòng)識(shí)別，有很高的可靠性呢？本發(fā)明正是為了滿足這些要求，創(chuàng)造了Guo-數(shù)字圖形編碼及其識(shí)別方法。
Guo-數(shù)字圖形編碼，簡(jiǎn)稱Guo-數(shù)字符號(hào)，由骨架和筆畫二部分組成。骨架形如h，是Guo-數(shù)字符號(hào)的固定組成部分。它的左側(cè)是一垂直線段，由該線段的中點(diǎn)向右是一水平線段，水平線段的右端點(diǎn)向下是一垂直線段，長(zhǎng)度等于左側(cè)垂直線段的一半。筆畫是一垂直線段。它的長(zhǎng)度等于左側(cè)骨架垂直線段的一半，或者與左側(cè)骨架垂直線段相等。h型骨架決定了字符的大小，其中水平線段將字符圖形分為上區(qū)和下區(qū)兩部分，若把兩條垂線間的距離分為四等分，在水平線段上得到三個(gè)等分點(diǎn)，從垂直線段長(zhǎng)的一邊到垂直線段短的一邊依次為D1、D2、D3點(diǎn)，以D1、D2、D3點(diǎn)為中，將兩垂線間分為3個(gè)區(qū)域。點(diǎn)D1、D2、D3上面和下面的6個(gè)區(qū)域是筆畫的特定區(qū)域。Guo-數(shù)字符號(hào)的骨架和3個(gè)區(qū)域如圖1所示。
Guo-數(shù)字圖形編碼是按如下方法進(jìn)行編碼的。1-9的9個(gè)字符都由一個(gè)垂直筆畫和骨架組成，其中D1、D2、D3的上面區(qū)域有筆畫分別為數(shù)字1、2、3的圖形編碼，D1、D2、D3的下面區(qū)域有筆畫分別為數(shù)字4、5、6的圖形編碼，D1、D2、D3區(qū)有貫穿上下區(qū)域的筆畫分別為數(shù)字7、8、9的圖形編碼，只有骨架而無筆畫是數(shù)字0的圖形編碼。0-9的數(shù)字圖形編碼如圖2所示。
從圖2可以看出，本發(fā)明Guo-數(shù)字圖形編碼的一個(gè)顯著特點(diǎn)是直觀、規(guī)范、可讀性好，人人都可以書寫。除0以外，每個(gè)數(shù)字都只有一個(gè)筆畫，按照″先上后下，從左到右″的規(guī)則，依次為數(shù)字1、2、3、4、5、6、7、8、9，即使一個(gè)不會(huì)寫甚至不認(rèn)識(shí)阿拉伯?dāng)?shù)字的人，也很容易學(xué)會(huì)識(shí)別Guo-數(shù)字符號(hào)，并能書寫它，因?yàn)樗鼈兒?jiǎn)單到只需畫一直筆。
本發(fā)明Guo-數(shù)字符號(hào)的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是容易自動(dòng)識(shí)別，抗干擾能力強(qiáng)，有很高的可靠性，機(jī)器自動(dòng)識(shí)別可以達(dá)到100％的正確率。一般供機(jī)器自動(dòng)讀取的Guo-數(shù)字符號(hào)的骨架由印字機(jī)印出。為了進(jìn)一步增加可靠性，可以采取把書寫筆畫的地方用光電閱讀機(jī)不能感知的其它顏色印刷，或者在應(yīng)該書寫筆畫的外端加印標(biāo)志點(diǎn)，這樣書寫時(shí)會(huì)更加規(guī)范。圖3是印有筆畫標(biāo)志點(diǎn)及手寫的0-9Guo-數(shù)字符號(hào)。對(duì)書寫的要求不高，筆畫粗細(xì)不限，允許用斜筆，只要不出其所在的區(qū)域即可。Guo-數(shù)字符號(hào)只所以抗干擾能力強(qiáng)，是因?yàn)樗c筆畫的粗細(xì)無關(guān)，在它的上下半?yún)^(qū)都最多只能有一筆。如果有干擾點(diǎn)，只要干擾點(diǎn)的面積大小不超過筆畫的面積，識(shí)別就不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。Guo-數(shù)字符號(hào)的識(shí)別很簡(jiǎn)單，識(shí)別時(shí)首先根據(jù)h型骨架計(jì)算各區(qū)域，然后逐個(gè)區(qū)域判定有無筆畫存在，只要確定了筆畫的位置，數(shù)字即可得到確認(rèn)。Guo-數(shù)字符號(hào)的識(shí)別框圖如圖4所示。
Guo-數(shù)字符號(hào)的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是它不僅有上面所說的抗干擾能力，而且即使將符號(hào)旋轉(zhuǎn)一個(gè)任意角度，甚至以鏡象出現(xiàn)，也能獲得正確的識(shí)別。這是因?yàn)閔型骨架具有定向作用，識(shí)別時(shí)可以先找到骨架，旋轉(zhuǎn)使它成為垂直，然后從骨架垂線長(zhǎng)的一側(cè)向短的一側(cè)分D1、D2、D3區(qū)，上下區(qū)的確定是根據(jù)兩側(cè)的垂線，上區(qū)只有一側(cè)有垂線，而下區(qū)的兩側(cè)都有垂線，顯然，識(shí)別可以絕對(duì)正確。
上面介紹的Guo-數(shù)字符號(hào)筆畫是垂直的，我們把它稱為垂直型Guo-數(shù)字符號(hào)。由于各民族書寫習(xí)慣的不同，或應(yīng)用環(huán)境的不同，Guo-數(shù)字符號(hào)也可以使用水平筆畫，為此設(shè)計(jì)了水平型Guo-數(shù)字符號(hào)。水平型0-9的數(shù)字圖形編碼如圖5所示。實(shí)際上，它是由垂直型Guo-數(shù)字符號(hào)的鏡象再旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后得到的。
有些時(shí)候，并不需要用到0-9的全部數(shù)字符號(hào)。這時(shí)可以使用以下簡(jiǎn)易的Guo-數(shù)字符號(hào)，使得編碼圖形更簡(jiǎn)單，自動(dòng)識(shí)別更快速。將h型骨架兩垂線間作為一個(gè)區(qū)域或分為二個(gè)區(qū)域，按照上面所述相同的編碼方法，可以組成0-3共4個(gè)數(shù)字，或0-6共7個(gè)數(shù)字的圖形編碼。分別稱為簡(jiǎn)易4數(shù)字Guo-數(shù)字符號(hào)和簡(jiǎn)易7數(shù)字Guo-數(shù)字符號(hào)。這些簡(jiǎn)易Guo-數(shù)字圖形編碼如圖6所示。某些從幾種事件中選擇其一的統(tǒng)計(jì)報(bào)表常會(huì)用到這種簡(jiǎn)易的Guo-數(shù)字符號(hào)，如考卷中的單選題等。


如下圖1是本發(fā)明Guo-數(shù)字圖形編碼的骨架和3個(gè)筆畫區(qū)域。
圖2是本發(fā)明0-9數(shù)字的圖形編碼。
圖3是本發(fā)明印有筆畫標(biāo)志點(diǎn)及手寫的0-9Guo-數(shù)字符號(hào)。
圖4是本發(fā)明Guo-數(shù)字符號(hào)的識(shí)別框圖。
圖5是本發(fā)明水平型0-9數(shù)字的圖形編碼。
圖6是本發(fā)明簡(jiǎn)易4數(shù)字和7數(shù)字Guo-數(shù)字圖形編碼。
下面是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。這是一個(gè)財(cái)務(wù)自動(dòng)核查系統(tǒng)。財(cái)務(wù)表中有用Guo-數(shù)字符號(hào)逐項(xiàng)填寫的單項(xiàng)金額，同時(shí)在表格的最下一欄有用Guo-數(shù)字符號(hào)填寫的總金額。自動(dòng)核查系統(tǒng)通過掃描獲取圖象，圖象經(jīng)過處理、切分后得到每個(gè)數(shù)據(jù)的一組Guo-數(shù)字符號(hào)圖象，然后利用上述的識(shí)別方法識(shí)別每一個(gè)Guo-數(shù)字符號(hào)，得到一個(gè)個(gè)單項(xiàng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)累加單項(xiàng)金額數(shù)據(jù)，并與表中的總金額數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果相同則通過，如果發(fā)現(xiàn)不相同，則說明該報(bào)表有問題。所有這一切都是自動(dòng)進(jìn)行的。該系統(tǒng)速度快，可靠性高，可排除人工輸入時(shí)精神不集中造成的差錯(cuò)，大大降低腦力勞動(dòng)強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字圖形編碼及其自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于數(shù)字圖形編碼是由骨架和在骨架特定位置上的一個(gè)筆畫組成，自動(dòng)識(shí)別時(shí)只要判別出筆畫及其位置，即可得到其數(shù)字。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨架，其特征在于該數(shù)字圖形編碼有一個(gè)形如h的固定組成部分，其左側(cè)是一垂直線段，由該線段的中點(diǎn)向右是一水平線段，水平線段的右端點(diǎn)向下是一垂直線段，長(zhǎng)度等于左側(cè)垂直線段的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨架的特定位置，其特征是指h型骨架的水平線段將編碼圖形分為上區(qū)和下區(qū)兩部分，若把兩條垂線間的距離分為四等分，在水平線段上得到三個(gè)等分點(diǎn)，從垂直線段長(zhǎng)的一邊到垂直線段短的一邊依次為D1、D2、D3點(diǎn)，以D1、D2、D3點(diǎn)為中，將兩垂線間分為3個(gè)區(qū)域，點(diǎn)D1、D2、D3上面和下面的6個(gè)區(qū)域便是骨架的特定位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆畫，其特征是指權(quán)利要求3中D1、D2、D3區(qū)域中的線段，它的長(zhǎng)度等于左側(cè)骨架垂直線段的一半，或者與左側(cè)骨架垂直線段相等，筆畫的寬度只要不超過各自區(qū)域的邊界，不加其他限制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖形編碼是由骨架和在骨架特定位置上的一個(gè)筆畫組成，其特征在于是按照″先上后下，從左到右″的規(guī)則，由骨架和D1上面區(qū)域中的筆畫組成數(shù)字1的圖形編碼，依次，骨架和D2、D3上面區(qū)域中的筆畫分別組成數(shù)字2和3的圖形編碼，骨架和D1、D2、D3下面區(qū)域中的筆畫分別組成數(shù)字4、5和6的圖形編碼，骨架和貫穿D1、D2、D3上下區(qū)域中的筆畫分別組成數(shù)字7、8和9的圖形編碼，這時(shí)，其它的區(qū)域無筆畫，1-9每個(gè)數(shù)字的圖形編碼只有一個(gè)筆畫，只有骨架而無筆畫是數(shù)字0的圖形編碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的判別出筆畫及其位置，即可得到其數(shù)字，其特征在于自動(dòng)識(shí)別時(shí)，先按權(quán)利要求3中所述的方法確定h型骨架的6個(gè)區(qū)域，然后逐個(gè)區(qū)域判定有無筆畫，筆畫的位置確定后，即可判別出數(shù)字。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖形編碼是由骨架和在骨架特定位置上的一個(gè)筆畫組成，其特征在于將權(quán)利要求2、3、4、5所述方法得到的數(shù)字圖形編碼旋轉(zhuǎn)任意一個(gè)角度，或者是其鏡象，它仍然屬于本發(fā)明的數(shù)字圖形編碼。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖形編碼是由骨架和在骨架特定位置上的一個(gè)筆畫組成，其特征在于將h型骨架兩垂線間作為一個(gè)區(qū)域或分為二個(gè)區(qū)域，按照權(quán)利要求5所述規(guī)則，分別組成0-3共4個(gè)數(shù)字或0-6共7個(gè)數(shù)字的簡(jiǎn)易圖形編碼。
全文摘要
本發(fā)明是一種數(shù)字圖形編碼,稱為Guo－數(shù)字符號(hào),及其自動(dòng)識(shí)別方法。Guo－數(shù)字符號(hào)書寫簡(jiǎn)便,每個(gè)數(shù)字符號(hào)只需在其骨架的特定位置上畫一筆。它解決了條碼不直觀,可讀性差,不能人工書寫,必須印刷的問題,而是既直觀,又可讀性好,人人都可以書寫。它解決了手寫阿拉伯?dāng)?shù)字符號(hào)雖直觀,但機(jī)器自動(dòng)識(shí)別正確率低,可靠性差的問題,而是算法簡(jiǎn)單,識(shí)別時(shí)可以達(dá)到100%的正確率。這就為社會(huì)提供了一種人人都能使用,方法簡(jiǎn)便,成本低廉,可靠性高,適宜于自動(dòng)輸入的獨(dú)特的數(shù)字符號(hào)及識(shí)別方法。它可以廣泛地應(yīng)用于票據(jù)處理、商業(yè)、物流、工業(yè)生產(chǎn)、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G06F3/023GK1172981SQ9711258
公開日1998年2月11日 申請(qǐng)日期1997年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者郭熙凡 申請(qǐng)人:郭熙凡