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1、唐 山 学 院毕毕 业业 设设 计计设计题目：设计题目：手写体数字识别软件设计系系 别：别： 智能与信息工程学院 班班 级：级： 12 通信 2 班 姓姓 名：名： 指指 导导 教教 师：师： 2 0 1 6 年5 月2 8 日手写体数字识别软件设计摘 要手写体数字的识别，作为光学字符识别技术中的一类，是图像处理领域中很具代表性的课题，其核心技术是人工神经网络算法。通过计算机来进行图像处理，使手写数字被识别出来。本软件主要用到的技术有数字图像的灰度化，二值化，图像的边缘检测和膨胀等预处理过程。还有特征提取，建立分类识别器进行识别的过程。本软件用到的主要技术为 BP 神经网络算法。用 MATLA
2、B R2014a 软件编写程序，并设计 GUI界面来运行程序。经过不断地调试改进，可以良好的对手写数字 0-9 进行识别。在经济全球化的今天，对于手写阿拉伯数字的正确识别在金融领域，特别是银行票据处理，业务受理查询方面的应用将极大的方便人们日常生活，提高工作效率，这也使得手写数字的识别研究工作飞速发展。关键词关键词：字符识别 特征提取 BP 神经网络 MATLAB The Design of Handwritten Numeral Recognition SoftwareAbstractHandwritten number recognition, as a kind of optical c
3、haracter recognition technology, image processing field is the most representative of the topic and its core technology is artificial neural network algorithm.Through the computer to carry out the image processing, so that the handwritten numeral is recognized. The software is mainly used in the tec
4、hnology of digital image of the gray, image edge detection and expansion of the pretreatment process.Using MATLAB R2014a software written procedures, and write a GUI interface to run the program. After continuously adjustable pilot improved can be a good opponent to write numbers 0-9 identification.
5、In the economic globalization , for handwritten Arabic numerals recognition in the financial sector, especially the bank bill processing, business admissibility inquiry application will be greatly convenient for people daily life, improves work efficiency, which also makes handwritten digital recogn
6、ition of rapid development.Keywords: Character recognition ; Feature extraction;BP neural network ; MATLAB 目录1 前言11.2 技术的发展现状21.3 软件研究难点32 MATLAB 介绍42.1 MATLAB 概况42.2 MATLAB 功能和特点42.3 MATLAB 界面43 手写体识别常用算法.63.1 常用算法介绍.63.2 人工神经网络发展史.74 手写体数字识别整体设计84.1 设计方案84.2 图像采集84.3 数字图像预处理94.4 图像特征提取94.5 分类识别104
7、.6 识别率的统计105 系统的具体设计115.1 图像的切分.115.2 图像预处理115.2.1 灰度化处理.115.2.2 二值化处理.125.2.3 边缘检测145.2.4 图像的膨胀.155.3 图像特征提取155.4 图像分类识别175.4.1 人工神经网络的学习175.4.2 BP 神经网络175.5 实际操作流程215.6 识别结果统计226 总结24致谢.25参考文献.26附录.27附录 1 预处理程序27附录 2 图像切分程序27附录 3 特征提取程序28附录 4 识别程序28附录 5 建立分类识别器的程序29附录 6 建立 GUI 部分程序.29唐唐 山山 学学 院院 毕
8、毕 业业 设设 计计11 前言很长时间以来，让机器具有可以智能识别的能力是科学研究的方向的重要方面，实现对图像的了解和识别是实现智能化的重要方法，近年来，科学发展的速度很快，字符识别发展迅速，并且成为了图像识别的主要组成部分。手写体数字识别则是字符识别的重要组成部分。实现手写体数字识别的主要步骤是，数字图像的预处理，特征提取，通过提取的特征来对数字进行识别，其中涉及到图像处理的技术有：灰度化，二值化，图像的膨胀等图像处理技术。数字的识别经常选择的是创建人工神经网络的方法。人工神经网络算法近年来发展迅速。将这种算法应用到数字识别中对图像识别来说有着很丰富的意义。1.1 软件的研究意义以及应用前景
9、当今社会，信息化程度不断升高，人们更加青睐与使用信息化的手段处理生活中、工作中遇到的各种问题。越来越多的利用信息技术的新型产业前赴后继地出现在了我们的生活中。我们的生活中每天都会出现许多数字，例如支票上表示存款多少的数字、邮政编码、工作中出现的各种发票上的数据等。在这些数字中，有些必须通过人工来解决，而有些可以通过机器来识别，这样可以仅节省人力物力，达到人力的最大限度的利用。有很大的经济效益。字符识别是其中的重要组成部分。阿拉伯数字是世界通用的，各国的人都认识这些数字。阿拉伯数字被广泛的应用于社会生活的各个方面。经济全球化不断向前发展，国际间的交流越来越多，数据的智能化处理对生活的影响日益增加
10、。每个人写的数字都会存在差异，这些差异对数据交换和读取的速度及准确率都有一定的影响。当今社会信息化程度不断加深，对计算机拥有的存储、分析、处理数据的能力要求更高，计算机能够达到的水平也更高，使得计算机能够像人类一样去工作，更好的解放了人力，是人力资源得到充分的利用。因此，社会中已经已经兴起了建设人工智能的风潮。人工智能指的是科学家们通过研究人类的活动，用科技手段创造出来的一种新型的智能机器，其主要的特点是面对事物能做出像人类一样的反应，以达到优化生产结构的目的。人工智能的实现包括对语言、图像等的智能化处理。因为科技的不断发展还出现了能代替人类工作的机器人。经过对人工智能的不懈的研究，人们对人工
11、智能的了解程度也在不断深化。同时使人工智能所用到的理论和技术得以不断提高，人工智能在生活中的应用也更加广发。因为计算机能更准确，更快的计算处理数据，所以计算机可以代替人类完成拿些需要经过大量的计算才能完成唐唐 山山 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计2的工作。字符识别是图像处理中一项非常重要的课题，手写体数字识别是字符识别研究的重要组成部分。如果可以将它广泛的应用工作和生活中可以给人们带来很大的便利。对社会的发展的意义重大。手写体数字识别和其它类型的字符识别如字母，汉字的识别等相比，相对比较简单。对于对于手写体数字识别的研究可以帮助研究其它类型的字符识别，推动字符识别研究的发展，使字符识别技术
12、更加进步和完善。本软件主要是用人工神经网络，通过 BP 神经网络这种算法处理数字识别的问题。利用计算机对手写体数字进行识别的应用前景非常光明，手写体数字的应用非常多，随着经济的发展，人们需要处理越来越多的手写体数字信息。例如会计每天都需要面临的统计报表、财务报表和在邮政，银行等部门大量出现的个人凭证，支票，发票，进账单等等票据。这些东西都有存在大量的数据信息。如果能把这项技术应用到上述那些内容中，将手写数字放到计算机中去识别，不仅可以减少人的工作量还可以减少人力的使用，使每个人的价值得到最大的发挥。是以，我们应该花费更多的精力到这项研究上，这项研究有很大的发展空间，并且具有很大的市场发展空间。
13、如果这项技术更加完善的话，肯定有着良好的的应用价值和市场前景，同时也具有理论价值。1.2 技术的发展现状1、国内发展现状我国开始对手写体数字识别进行研究最早是在七十年代。后来中国工程院开始对这种技术进行研究。复旦大学经过不懈的努力在七十年代末研究出了中国第一台印刷体数字识别机，它可以实现识别打字机输出的数字的功能，这是我国在手写体数字识别上迈出的一大步。紧接着国内各大高校也开始了对手写体数字识别的研究，而且获得了许多很好的成果。从此以后，国内越来越多的人投入到了这项研究中去，也使得它的发展达到了高峰。2、国外发展现状早在 20 世纪 20 年代末，德国就有人获得了 OCR 专利权。陆续又有其它
14、国家的人获得专利权。但真正意义上的 OCR 系统是在计算机出现后才出现的。第一代 OCR 系统只能识别特定的几个字符。其中最具代表性的是 OCR420和 Farrington3010。第二代比第一代的系统在功能上有了很大的进步，它能够识别出书写相对整齐的手写体字符。其中以日本应用最快，根据这个系统发明了世界上第一台邮政编码自动分拣机。第三代 OCR 系统相对来说还不完善，第三代要求更高，它要求能够识别任意体的手写字符。近年来出现的手写体识别程序都属于唐唐 山山 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计3第三代，但是能够完全准确识别任意手写的字符还是有一定困难的。识别的过程中会受到许多干扰，这些干扰的
15、存在影响着识别率。至今都没有能够达到那么高标准的技术。我们依然要努力的对这项技术进项研究。1.3 软件研究难点虽然每一个阿拉伯数字的结构笔画都很简单，但是想准确的识别相当困难。每个人由于字体的不同写出的数字也存在较大的差异。即使是同一个人写出的数字也会存在差异。并且有的数字的结构有相似的地方，字形相似，特征提取的时候容易提取出相似的特征，导致识别错误。每个人书写数字也都有不同的习惯，写出的数字并不会那么工整。这也给准确识别带来很大的困难。由于地域上的差别，世界各国人民的习惯不同，写出的数字的差异比同一个国家的人的差异更大，做出一款可以兼顾国内外的数字识别软件几乎是不可能的。进行识别时输入的只是
16、图像，无法从笔顺上确定出手写的数字，这给准确识别带来了不小的麻烦。想准确的识别数字难度很大。但是对于数字来说，一般情况下，要求的精度很高。是以对数字的识别必须要准确。手写体数字书写过程中会产生各式各样的字体、形状，这些都会导致识别率下降。但是这些问题缺不可能克服，只能通过技术来提高识别率。在日常生活中要求能够准确的识别数字。例如支票等票据识别错数字会带来巨大的损失，邮政编码识别错误会导致收件人无法收到东西。文字的识别相对来说要求较低，只是识别错一个文字可以通过全文来掌握意思。但是数字错一个就会造成巨大的错误。数字的识别在统计，金融，科研领域应用时，对识别率的要求非极其严格的，一个手写数字，不仅能够被系统识别，要保证在大量数据处理时，系统识别的低错误率，因为手写数字样本的多样性，保证这一点往往是困难的，识别的低的错误率和高识别率是手写数字识别领域里亟须改进的两个主要的问题1。唐唐 山山 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计42 MA
