印鑒識別中印章的提取和修復問題研究

摘 要：在鑒印系統中，能夠準確的識別票據印章的基礎是要求所提取的印章質量高、干擾小。但是因為票據的背景具有復雜性、位置具有不確定性、油墨具有不均勻性以及采集所帶來的噪聲等，使得印章的提取與修復面臨著很多的問題。本文分析了一種基于RGB色彩模型和HIS色彩模型的印章提取方法，并提出了一種修復方案。這種提取方法能夠在保證印章質量的同時將噪聲干擾降到最低，而且這種修復方案也能保持印章文字的骨架結構。

關鍵詞：HIS模型；圖像分割；Hough變換

現代社會中，印章在社會經濟生活中的作用越來越廣泛和重要，政府企事業單位習慣于用印章作為有效的法律和行政依據。因此，使用計算機準確快速的識別印章的真偽已經成為一項重要的研究課題。

在印章識別中，它的提取和修復是識別的基礎，在印章的處理過程中起著關鍵性的作用。在印章提取上，已經有相關學者提出了基于HSI 模型的分割方法，本文在此基礎上，又提出了基于HSI模型的改進算法，經過實驗驗證，這種方法能夠有效提取印章圖像。在印章修復上，本文提出了先對印章圖像做分割，再分別針對中心文字區域和印章輪廓進行修復的方法，實驗證明，這種方法對文字結構的保持和圖像輪廓的復原，都能起到很好的效果。

1 基于色彩模型的圖像提取

RGB模型中彩色圖像包括紅、綠、藍三個獨立的基色平面，彩色圖像中的每個像素點都以這三基色來表示。HIS色彩模型是利用線性變換，在RGB色彩模型的基礎上推導出來的，是更加適合于顏色分割的色彩模型。其中R、G、B分別表示RGB模型的紅色分量、綠色分量和藍色分量，H、S、I分別表示HSI模型的色度分量、飽和度分量和亮度分量。HSI色彩模型與設備沒有直接關聯，它是人的視覺系統為出發點，用色調（Hue）、飽和度（Saturation）和亮度（Intensity或Brightness）來描述色彩的。HSI 色彩模型的表示方法很簡單，是由兩個底部對接的圓錐體立體模型來表示的。

影響圖像飽和度和亮度的因素有很多，主要包括掃描設備的差異、光照條件的不同，或者人為的在蓋章時用力不均勻等，因此不能夠使用對亮度和飽和度設定統一閾值的方式來進行圖像的分割。應該先利用色度將紅色印章區域區分出來，再通過原有圖像和處理后的圖像之間的差值，來得到印章的圖像區域。根據在彩色圖片中，印章區域應該是紅色的顏色特征，在HSI 模型的色度盤上能夠很容易的得到相對應的色度變化區域，一般在0°～20°和340°～360°，結合了余弦函數在第一、四象限的特性，即當0.94

2 印章分割

印章的輪廓線和其內部都有可能會存在缺損，因此對應印章的輪廓和它內部文字的特征，印章的輪廓線較粗，內部文字的筆畫纖細，兩者應該使用不一樣的修復方法。所以首先要對印章進行分割處理。本文重點分析的是有關圓形印章的分割，通過圓形的特征將印章的輪廓線和其內部區域區分開。

在印章分割中，所涉及到的有Hough變換。Hough 變換的原理如下：首先利用表決投票的方法，將參數平面設計為一個累加器陣列，以此來表示離散參數值。然后按照變換方程，由圖像平面中的邊緣點數據區計算Hough 空間中的參考點的可能軌跡。在一個累加器中統計出所有的參考點數，最后選出峰值即可。主要計算步驟如下：

（1）從圓上選取A、B、C三個點，分別構成互不重合兩條的線段AB和BC。根據圓的幾何性質，AB的中垂線lAB與BC的中垂線lBC必然相交于圓的中心O。設A、B、C 三點的坐標分別為（xA，yA），（xB，yB）和（xC，yC）。

（2）計算線段AB和BC的中點坐標（x1，y1） 和（x2，y2），即x1=（xA+xB）/2，x2=（xB+xC）/2，y1=（yA+yB）/2，y2=（yB+yC）/2。

（3）分別計算中垂線lab的方程和中垂線lbc的方程。

（4）根據（3）中的兩個方程分別計算出圓心坐標（x0，y0）和半徑r。

（5）由圓周上任意三個不共線的點可以得出一組圓心坐標（x0，y0）和半徑r。取圖像上N個點組計算得到一組圓心坐標（x0，y0）和半徑r。來自同一個圓上的三個不共線的點求得的（x0，y0）和r應該相同。出現次數多的（x0，y0）和r就是圖像中圓的參數。

3 印章修復

印章輪廓常常容易受到損壞，它的完整性容易受到“空穴”的影響，“空穴”形成的因素是多方面的。其中很可能是蓋章的時候力度不均勻，或者是印章的輪廓被其上的圖案或者文字所覆蓋而受到影響。修復方法如下：先利用膨脹算法對二值物體的邊緣進行擴充，從而填補了物體內部的空洞；然后再利用腐蝕算法使物體的邊界點向內部收縮。通過閉運算所得到的印章輪廓，會消除掉“空穴”的不良影響，并且可以保持印章本來輪廓的大小不發生改變，從而可以起到很好的理想的修復效果。

在修復中所涉及到的中值濾波是一種對點狀噪聲和干擾脈沖有良好的抑制作用，而對圖像邊緣能較好保持的非線性圖像增強技術。經過很多學者所做的實驗可以得到以下結論：采用3×3十字窗口的中值濾波方法，不但可以有效地消除噪聲而且還會保留印章細節中含有點和線的細部特征。

4 結語

由于印章在當今社會經濟生活中的應用日益的廣泛和重要，因此本文根據RGB和HIS兩種色彩模型，提出并分析了一種能夠有效提取印章的新方法，用來提取圖像中的紅色印章，并去除背景噪聲有著很好的作用；在印章修復方面，采取了先分割后修復的方法，設計了先提起印章輪廓，再分別修復的方案。實驗證明，改進后的印章提取方法修復方案，能夠使得到的印章圖像噪聲干擾小且質量高，對后期的印章識別很有效。

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