基于MATLAB和升维投影法的手写字符识别输入系统

王思达 刘勇 袁汇灵

摘要：互动式电子白板最早由加拿大SMART Technologies Inc在1331年发明。其最早的用途是会议与培训，并在随后进军到了教育领域。在国内，随着教育正逐渐向数字化、智能化转变，诸如电子白板之类的新一代智能教具也正在全国学校中渐渐流行开来。然而，与这些设备设施相匹配的一系列软件的发展却相对欠缺，直接限制了新型设备作用的发挥。而本文将提出一种全新的基于教学的适用于交互式电子白板的手写输入方式。

关键词：升维投影 字符识别 MATLAB 电子白板

中图分类号：TP183  文献标识码：A  文章编号：1009-5349（2019）06-0256-02

一、现状及背景

随着科技时代的发展以及人们的需求，字符识别技术正在被广泛应用于各种领域，而领域的发展也带动了技术的革新。现如今，与字符识别相关的技术与算法层出不穷，比如SVM、OCR、CSG等。但是这些技术在应用上各有千秋，但我们认为基于MATLAB与升维投影所开发出的，适用于电子白板等电子设备的的字符识别算法在理解与研究上将会更加便捷。

二、字符识别方式概述

对于黑板字符的识别我们基于MATLAB对图像的处理方法设计了独到的方式，摒弃了以往停留在二维图像上的传统识别方式，将所有收集到的信息进行基于积分和微分的升维处理，进行三维的建模和检索，从而克服了以往识别不准确和速度慢的问题。其具体实现步骤如下：

1.图像收集

对书写在电子白板上的信息进行收集，在单片机的加持下，将整个黑板的实时信息以图片的形式收集并反馈至处理器。

2.图像处理

收集到图像信息以后，通过MATLAB强大的图像处理功能将整个画面图像先后转化为灰度图像和二至图像，由灰度图像收集字符颜色，以便随后还原。

3.形态学处理腐蚀膨胀

接下来对所收集到的二值图像进行形态学的膨胀和腐蚀，进行形态学处理，为图像分割打下基础。

4.边缘检测

在对二值图像分析处理的基础上进行操作，使对象的轮廓变得光滑，断开狭窄的间断和移除细小的突出物。

5.分割图像

将原图片按照边缘检测的结果分割图像，并统一图像像素。

6.旋转图像进行升维投影

将分割完成的图像放置于坐标轴中，拟合为函数组，并对已经分割完成的图像同时进行积分和微分的操作，收集新的函数，填充并求得重心，这样对于该字体在这个角度的处理就已经完成了。随后旋转分割完成的图像，重复以上步骤，将得到新的图像的重心与上一图像的重心叠加，旋转新图像使新图像和旧图像之间的夹角和旋转字体的夹角相同。再次重复以上步骤，便可得到一个完整的三维立体图形。

7.数据的统计和比较

在步骤6的基础上，对新的三维图像进行建模，录入数据库并检索，所得相似度最高的便为匹配对象，将其输出。

三、数据库搭建

图像数据库系统由数据输入系统、数据表示与管理系统、数据检索与操作系统和应用系统四部分组成。图像数据库系统处理的对象包括图像数据、图面、图形数据、一般文字、数字等。数据输入系统从模式数据取出计算机所能利用的信息。数据检索与操作系统完成这些应用系统所必需的模式数据的几何学的、地理学的运算、处理和检索，反映形状或构造的数据的检索与操作。数据表示与管理系统将模式数据预先变换成适合于检索与操作的形式，并完成合理的存储与管理功能，以适应庞大的数据量和二维特性。

四、总结与期望

在实验过程中，我们运用升维投影法和MATLAB算法对字符进行处理。运用积分微分算法和迭代算法来处理和改变信息在空间中的维度，通过对维度的改变达到更准确、更迅速地识别字符的效果。实验表明，MATLAB凭借其强大的图像处理和运算能力，使得在实际运用中该算法相对于其他算法在对目标对象的分析处理上更加准确，识别过程也更加清晰快速。

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Abstract：The interactive electronic whiteboard was first invented by Canada's SMART Technologies Inc in 1331.Its earliest use was in meetings and training， and later in education.In China， with the gradual transformation of education to digitalization and intelligence， a new generation of intelligent teaching AIDS such as electronic whiteboard is gradually popular in schools across the country.However， the development of a series of software matching these facilities is relatively deficient， which directly limits the role of new equipment.This paper proposes a new teaching-based handwritten input method for interactive electronic whiteboard.

Key words：dimension raising projection、character recognition、MATLAB、electronic whiteboard

責任编辑：于蕾