[发明专利]基于背景密度估计的印章图像提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及印章图像提取技术领域，具体涉及一种基于背景密度估计的印章图像提取方法。

背景技术

如图1所示，印章是我国特有的历史文化产物，古代主要用作身份凭证和行驶职权的工具。如今成为一种用作印于文件上表示鉴定或签署的文具。被制作出的每枚印章都是独一无二的，所以在现代社会中，印章成为判定文书，证件，金融票据等真伪性的实用方法，与签名具有同等的作用。

图像配准技术是图像处理和计算机视觉领域中的一个典型问题和技术难点，是将同一对象的不同图像变换到相同坐标系的过程。它被广泛地应用在遥感图像、医学影像、三维重构、机器人视觉等诸多领域中。其目的在于比较或融合针对同一对象在不同条件下获取的图像，使两图中对应点一一对应起来，从而达到相似性度量或者差异检出等目的。

分形维数是描述分形最主要的参量，简称分维。它描述了一个分形对空间填充程度的统计量，分形维数没有统一的定义，其定义方法包括有计盒维数，豪斯多夫维数和分配维数等。分形维数模型可以用来衡量物体表面粗糙度，也可以用来对纹理进行描述，在本发明中将其作为一种图像密度估计方法。

对于仿制印章真假的鉴别，可以先采用图像配准技术对待鉴定印章与真实印章图像进行配准，然后再交由专业鉴别师进行鉴定。在实际情况中从文件，文档上截取的待鉴定印章图像一般会带有一些规则背景如图2所示，这些背景对图像配准算法会造成很大的干扰，使配准结果具有较大的偏差，使鉴别师不能利用配准结果进行鉴定。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种基于背景密度估计的印章图像提取方法，本方法利用密度估计的思想，创新性地对图像背景像素点密度进行估计，而不是对图像前景点密度进行估计，使印章作为低密度区域，非印章部分作为高密度区域，将待鉴定印章从简单背景中提取，作为印章配准的前处理步骤，大大提高了印章图像配准的准确率，使图像配准结果可以作为印章鉴定的依据。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于背景密度估计的印章图像提取方法，作为印章图像配准的前处理方法，其特征在于：通过对背景像素点的密度进行估算，将印章位置作为背景像素点的低密度区域进行定位；对印章待配准图像密度的估算采用到了有关分形维数的计算方法，利用图像计盒维数的近似值来衡量背景像素点的密度；对于密度能量图分形维数窗口半径大小的选择，采用标准模板图像半长轴按一定比例放缩的大小；在计算计盒维数近似值时采用了四种不同的积分图像，通过其递推关系，使密度能量图的计算能在O(N)的时间复杂度内实现；该方法主要步骤为：首先对印章灰度图像用OTSU算法进行二值化，并对二值化后的图像进行去噪；其次，计算四种二值图积分图像，自适应地计算分形维数窗口尺寸，计算背景密度能量图，估计印章位置，依据真实印章大小提取印章图像，即完成算法目标；

所述计算四种二值图积分图像的具体方法为：分别计算图像的四种积分图像；第一种图像每个像素点的值DP_SINGLE[I][J]定义为此像素点到原图左上角围成的矩形中背景点的个数；第二种图像每个像素点的值DP_DOUBLE[I][J]定义为此像素点到原图左上角围城的矩阵中相邻排列的至少包含一个背景点的2*2大小的方块的个数；第三种图像每个像素点的值DP_ROW2[I][J]定义为此像素点到相同行第一个像素点间包括第一个像素点相邻排列的至少包含一个背景点的1*2大小的方块的个数；第三种图像每个像素点的值DP_COL2[I][J]定义为此像素点到相同列第一个像素点间包括第一个像素点相邻排列的至少包含一个背景点的2*1大小的方块个数；利用动态规划递推的算法，四种积分图像都能够在O(N)的时间复杂度内求解；

所述自适应地计算分形维数窗口尺寸的具体方法为：分形维数窗口尺寸是下文计算分形维数估计图像密度的重要参数。其大小的选择主要与印章大小，印章纹路宽度，背景纹理宽度有关；需要保证分形维数窗口大小大于印章纹路宽度和背景纹理宽度，但又远小于印章大小。在一般情况下，印章尺寸都是远大于印章纹路宽度与背景纹理宽度的，本发明采用简单的与印章尺寸相关的比例系数计算分形维数窗口尺寸，这里采用印章半长轴放缩一定比例作为分形维数窗口大小；