一種任意方向文本行生成方法

王海豐

摘? 要： 光學(xué)字符識別（OCR）時(shí)，輸出的文本行順序需與實(shí)際的順序相符。文章在字符Blob分析的基礎(chǔ)上，對兩個(gè)字符Blob外接矩形的相對位置關(guān)系進(jìn)行劃分，確定了各位置關(guān)系下同一文本行的判斷方法，據(jù)此對排序后的字符Blob進(jìn)行文本行初次生成和文本行二次合并，實(shí)現(xiàn)了任意方向文本行的生成。實(shí)際測試結(jié)果驗(yàn)證了所述方法生成任意方向文本行的有效性。

關(guān)鍵詞： 光學(xué)字符識別; Blob分析; 外接矩形; 任意方向; 文本行

中圖分類號：TP29? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2022）03-11-03

Abstract： The output text line order from OCR （optical character recognition） process should be consistent with the actual order. On the basis of analyzing character Blob， this paper divides the relative position relationship of the bounding rectangle of the two characters Blob to determine the judgment method of the same text line under each position relationship. Then text lines are generated for the first time with the sorted character Blobs and merged for the second time， which realizes the arbitrary direction text line generation. The actual test results verify the effectiveness of the method.

Key words： optical character recognition; Blob analysis; bounding rectangle; arbitrary direction; text line

0 引言

Blob指圖像中的一塊連通區(qū)域，Blob分析是對前景/背景分離后的二值圖像，進(jìn)行連通域提取和標(biāo)記。經(jīng)過特定處理后，標(biāo)記的每個(gè)Blob可以表示一個(gè)字符，可以計(jì)算字符圖像的面積、質(zhì)心、外接矩形等幾何特征[1]。組成文本行的字符Blob及外接矩形如圖1所示，綠色的矩形表示Blob的外接矩形[2]，綠色外接矩形包圍的白色像素表示字符的連通區(qū)域[3]，多個(gè)字符Blob共同組成一個(gè)文本行。

光學(xué)字符識別（OCR）時(shí)，需要對圖像做的預(yù)處理包括獲取字符區(qū)域、圖像二值化、傾斜校正、字符分割、字符識別等[4-5]。傾斜校正是圖像處理中的重要步驟，對后續(xù)的字符分割、字符識別等均有影響。文本行所在的直線，能夠有效表示出文本圖像的旋轉(zhuǎn)角度和傾斜程度，從而為傾斜校正提供所需的基本數(shù)據(jù)支持。光學(xué)字符識別的輸出的結(jié)果，需要按照實(shí)際的段落和文本行進(jìn)行組織[6-7]。因此，文本行生成，不僅是光學(xué)字符識別過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，而且是保證識別結(jié)果正確性的重要因素之一。任意方向文本行生成技術(shù)，是將OCR應(yīng)用于文本方向無法預(yù)先確定場合的有效途徑之一，也是提高現(xiàn)有OCR應(yīng)用體驗(yàn)的一種方法。

本文在字符Blob分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)兩個(gè)Blob外接矩形的相對位置關(guān)系來判斷是否在同一個(gè)文本行中。在對字符Blob排序后，經(jīng)過文本行初次生成和二次合并后，實(shí)現(xiàn)了任意方向文本行生成的處理過程。

1 Blob外接矩形

根據(jù)字符Blob外接矩形四個(gè)頂點(diǎn)及上下左右四條邊覆蓋的X、Y坐標(biāo)范圍的特征，兩個(gè)外接矩形A和B的位置關(guān)系可劃分為XY包含、XY相交、僅x相交，僅y相交，XY相離五種。

⑴ XY包含

外接矩形A的四個(gè)頂點(diǎn)均位于外接矩形B內(nèi)，如圖2⑴所示。

⑵ XY相交

外接矩形A的一個(gè)或兩個(gè)頂點(diǎn)位于外接矩形B內(nèi)，如圖2⑵所示。

⑶ 僅X相交

外接矩形A和外接矩形B上下水平線段覆蓋的X坐標(biāo)范圍有交集，左右垂直線段覆蓋的Y坐標(biāo)范圍無交集，Y坐標(biāo)覆蓋范圍的中間差值稱為這兩個(gè)Blob外接矩形的Y間隔，如圖2⑶所示。

⑷ 僅Y相交

外接矩形A和外接矩形B左右垂直線段覆蓋的Y坐標(biāo)范圍有交集，上下水平線段覆蓋的X坐標(biāo)范圍無交集，X坐標(biāo)覆蓋范圍的中間差值稱為這兩個(gè)Blob外接矩形的X間隔，如圖2⑷所示。

⑸ XY相離

外接矩形A和外接矩形B上下水平線段覆蓋的X坐標(biāo)范圍和左右垂直線段覆蓋的Y坐標(biāo)范圍均無交集，如圖2⑸所示。

2 文本行

文本行有多個(gè)字符組成，相鄰兩個(gè)字符間的距離稱為字符間距;當(dāng)存在多個(gè)文本行時(shí)，相鄰兩個(gè)文本行間的距離稱為行間距。當(dāng)一個(gè)字符周邊存在另一個(gè)字符且兩者的距離小于行間距時(shí)，則兩個(gè)字符屬于同一個(gè)文本行，反之這兩個(gè)字符屬于不同的文本行。

兩個(gè)字符Blob外接矩形位置關(guān)系不同，是否屬于同一個(gè)文本行的確定方法也不同，如表1所示，其中[DL]為行間距，k為比例因子，[GY]為兩個(gè)外接矩形的Y間隔，[GX]為兩個(gè)外接矩形的X間隔。

3 任意方向文本行生成

任意方向文本行生成的過程為：字符排序、文本行初次生成、文本行二次合并。

3.1 字符排序

字符排序的作用是簡化文本行初次生成過程，增加每個(gè)文本行初次生成時(shí)所包含字符的個(gè)數(shù)，減少文本行二次合并過程的計(jì)算量，提高任意方向文本行生成的效率。字符排序步驟為：

⑴ 計(jì)算每個(gè)字符Blob外接矩形左邊線段所在的X坐標(biāo)值;

⑵ 按照X坐標(biāo)值從小到大的順序，存儲相應(yīng)的字符Blob。

3.2 文本行初次生成

文本行初次生成的流程如圖3所示。字符排序后，依次取出一個(gè)字符，在現(xiàn)有文本行進(jìn)行添加Blob判斷，若可以添加，則將取出的Blob添加到當(dāng)前文本行中，反之則對下一個(gè)文本行進(jìn)行添加Blob判斷。若全部文本行遍歷完，沒有找到文本行可以添加取出的字符Blob，則新建一個(gè)文本行并添加取出的字符Blob。循環(huán)上述過程，直到取出全部字符Blob。

文本行添加字符Blob的判斷流程如圖4所示，兩個(gè)Blob同一文本行判斷即為表格1對應(yīng)的方法。

3.3 文本行二次合并

對于初次生成的兩個(gè)文本行[LA]和[LB]，若兩者能夠合并，則文本行[LA]中至少存在一個(gè)字符Blob可以添加到文本行[LB]中，反之則兩者不能夠合并。文本行二次合并的處理流程如圖5所示。

4 測試效果

根據(jù)文中描述的任意方向文本行生成方法，分別對小角度、中等角度和大角度文本旋轉(zhuǎn)的圖像進(jìn)行處理，生成的文本行分別如圖6、圖7和圖8所示，可以看出，三種文本旋轉(zhuǎn)角度下，均可以有效生成文本行。

文本行生成過程中主要基于字符Blob外接矩形的位置關(guān)系進(jìn)行判斷，在文本順時(shí)針、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)或倒置情況下，外接矩形的相對位置關(guān)系依然能夠保持不變[8-9]。因此，在文本會任意旋轉(zhuǎn)的場景下，文中描述的文本行生成方法同樣能夠保證文本行生成的正確性。

5 結(jié)論

文中提出的任意方向文本行生成方法，以Blob外接矩形位置關(guān)系分析為基礎(chǔ)，因此，其他基于Blob分析的應(yīng)用中，均可以采用類似方法進(jìn)行圖像旋轉(zhuǎn)角度的檢測。通過對Blob外接矩形長度、寬度及長寬比的篩選，能夠?qū)⑽闹蟹椒☉?yīng)用于復(fù)雜背景下圖像旋轉(zhuǎn)角度的檢測。在保證文本行生成正確性的前提下，減少重復(fù)計(jì)算，提高運(yùn)算效率是進(jìn)一步研究需要關(guān)注的方向。

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