手寫數字識別的前景與難點

張曉

四川水利職業技術學院

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手寫數字識別的前景與難點

張曉

四川水利職業技術學院

摘要：手寫數字識別是利用機器或計算機自動辨認手寫體阿拉伯數字的一種技術，是光學字符識別技術的一個分支。由于阿拉伯數字通用，并且數字識別和處理也常是一些自動化系統的核心和關鍵，所以對手寫體數字識別的研究通用性強，且意義重大。

1　字符識別概述

字符識別是圖像識別領域中的一個非常活躍的分支，一方面是由于問題本身的難度使之成為一個極具挑戰性的課題，另一方面，是因為字符識別不是一門孤立的應用技術，其中包含了模式識別領域的其它分支都會遇到的一些基本的、共性的問題。也正是由于字符識別技術的飛速發展，才促使模式識別和圖像分析發展成為一個成熟的科學領域。

一般地，字符識別可以從幾個方面進行分類：從采用的輸入設備來分，字符識別可以分為聯機識別和脫機識別；從待識別字符的字體來分，脫機字符識別又分為印刷體和手寫體字符識別；從識別對象來分，又可以分成手寫數字(阿拉伯數字)識別，手寫字母識別，手寫漢字以及其它各國文字識別等等；其中對于文字識別而言，根據文字類的多少，又分為限制性或非限制性識別。

在聯機手寫字符識別中，計算機能夠通過與計算機相連的手寫輸入設備獲得輸入字符筆劃的順序、筆劃的方向以及字符的形狀，所以相對脫機識別來說它具有更多的可用信息，從而識別相對容易一些。

但是，聯機識別有一個重要的不足就是要求輸入者必須在指定的設備上書寫，然而人們在生活中大部分的書寫情況是不滿足這一要求的，比如人們填寫各種表格資料，開具支票等。

如果需要計算機去認識這些己經成為文字的東西，就屬于脫機識別技術了。比起聯機識別而言，脫機識別對書寫者沒有輸入設備的限制，它使用的輸入設備可以是任何一種圖像采集設備，如掃描儀、數字相機等。

通過使用這類采集設備，脫機識別系統將書寫者已經寫好的文字采集成圖像輸入到機器中，然后進行自動識別。根據識別的對象不同可以設計不同的識別系統，一般對于阿拉伯數字0 到9就是需要把目標分成1O類進行識別；而英文字母識別就要分成26類。另外由于漢字的多樣性，針對具體應用有所不同。例如，大寫金額漢字就只需要識別十幾類漢字(壹、貳、……、拾、圓、角、分、整)即可。

2　手寫數字識別的應用前景

脫機情況下手寫數字識別不但具有很高的應用價值，同時也具有很高的理論價值。首先，由于經濟的發展，金融市場化進程的日益加快，票據業務發展很快，票據數量也與日俱增。其中個人憑證，支票，發票，進賬單等等票據均需要處理大量的信息。而目前，票據錄人仍然依賴人工處理方式，因而使得票據管理工作也相對落后。如果能通過手寫體字符識別技術來實現信息的自動錄入，無疑會大大有利于解決傳統人工處理方式中存在的工作量大、成本高、效率低、時效性差等問題。

因此，手寫數字的識別研究有著重大的現實意義和十分廣闊的應用前景，一旦研究成功并投入應用將產生巨大的社會和經濟效益。其次，由于數字是全世界通用的符號，識別種類較小，有助于作深入分析及驗證一些新的理論。由于手寫數字識別的方法很容易推廣到其它一些相關問題上，例如英文字母、漢語拼音等文字的識別，所以它逐步成為模式識別的一個熱點的研究領域。

從50年代開始，許多的研究者就在這一研究領域開展了廣泛的探索并為模式識別的發展產生了積極的影響。可以說，手寫數字識別的研究將有助于模式識別、機器理解、機器人技術的發展，具有很大的理論價值。

目前手寫數字識別主要的應用領域有：

(1)手寫數字識別被應用在大規模數據統計中。

例如，人口普查、成績單錄入、行業年檢、財務報表錄入等應用中，需要輸入大量的數據，以前完全靠手工輸入，耗費大量的人力和物力。若使用手寫字符識別技術將大大提高這方面的工作效率。

(2)手寫數字識別被應用在財務、稅務、金融領域應用。

隨著我國經濟的快速發展，每天會有大量的財務、稅務、支票等需要處理。如果使用計算機進行自動化處理，無疑會節省大量的時間和金錢。當然，該領域對識別的精度要求很高，因此對預處理和識別的算法要求就很高。

(3)手寫數字識別被應用到郵件分揀系統中。傳統的郵件分揀主要是由人工來實現的。隨著經濟的發展，各種私人和商務信件會越來越多，一些大城市每天處理的郵件高達幾百萬件。因此郵件的自動分揀成為大勢所趨。

3　手寫數字識別的難點

一般情況下，當涉及到數字識別時，人們往往要求識別系統有很高的識別精度(又稱可靠性)，特別是有關金額的數字識別時，如支票中填寫的金額部分，更是如此。因此針對這類問題，就要求手寫數字識別系統具有高可靠性和高識別率，因此其難點主要在于以下幾方面：

1．阿拉伯數字的字形信息量很小，不同數字寫法字形相差又不大，使得準確區分某些數字相當困難。

2．數字雖然只有1O種，而且筆劃簡單，但書寫上帶有明顯的地域特性，同一數字寫法千差萬別，不同地域的人寫法也不相同，所以很難做到兼顧各種寫法的極高識別率的通用性數字識別系統。

3．在實際應用中，對數字的單字識別正確率的要求要比文字要苛刻得多。這是因為，文字組合一般都存在上下文關系，但數字組合存在極少的或沒有上下文關系，所以每個孤立數字的識別都至關重要。

而且數字識別經常涉及的財會、金融領域，其嚴格性更是不言而喻的。因此，對手寫數字識別系統的要求不僅僅是單純的高正確率，更重要的是極低的、千分之一甚至萬分之一以下的誤識率。

4．由于脫機手寫數字的輸入只是簡單的一副圖像，它不像聯機輸入那樣可以從物理輸人設備上獲得字符筆劃的順序信息，因此脫機手寫數字識別是一個更具挑戰性的問題。

關鍵字：計算機 字符識別 手寫數字識別