圓形印章圖像比對軟件的設計與實現

佟喜峰 梁吉勝 郭玲玲 尹曉喆

（東北石油大學計算機與信息技術學院 黑龍江大慶 163318）

圓形印章圖像比對軟件的設計與實現

佟喜峰 梁吉勝 郭玲玲 尹曉喆

（東北石油大學計算機與信息技術學院 黑龍江大慶 163318）

偽造的印章會嚴重破壞社會秩序，給相關部門造成重大損失。因此，印章的真偽鑒別是一項重要的任務。文章筆者開發了一個用于比對圓形印章的軟件。該軟件首先通過水平和垂直兩個方向的投影定位印章圖像中心，然后繞印章中心進行印章圖像旋轉，最后通過匹配的點的個數以及總的點的個數計算匹配相似度。經測試，該軟件能夠比對印章，并能根據匹配相似度鑒別印章真偽。

印章；投影；匹配相似度

印章在我國政府、企業、事業單位等眾多部門擔任著重要的角色[1]。印章是一種許可標記，偽造的印章會嚴重破壞社會秩序，給相關部門造成重大損失，影響到社會穩定。因此，印章的真偽鑒別是一項重要的任務。目前印章的真偽鑒別主要是通過人工比較兩張紙上的印章圖案，費時費力且效果不好。也有一些研究人員研究了全自動的印章鑒別系統，基于圖像識別技術，對印章真偽進行鑒別[2,3]。這些自動鑒別系統的主要的缺點是人不能參與到鑒別過程中，對印章真偽的判別完全依靠計算機，對不清晰的印章鑒別的準確率較低等[4]。本文開發了一個能夠比較兩個印章圖像的軟件，它采用半自動方式工作，能夠自動尋找印章中心，每旋轉一個角度，都能自動計算匹配相似度。

一、印章圖像比對算法

（一）定位印章圖像中心。由于是通過印章的旋轉來對齊印章的，因此，定位印章中心位置是一個必不可少的步驟。另外，如果計算出的中心的位置有較大的誤差，則在印章旋轉時也會導致像素點的位置誤差。所以，準確地定位印章圖像中心非常重要。

假設印章是紅色的，首先需要根據顏色找到印章的位置。在24位BMP圖像中，每個像素點用三個字節分別表示Red、Gree、Blue三種顏色的強度。如果某個像素點的顏色是純紅色，則Red的值為255。但是，如果Red的值為255，則不能判定該點為紅色，例如，Red、Gree、Blue的值均為255時，像素點的顏色為白色。基于以上的考慮，采用下面的條件判斷像素點是否為紅色：

上式中 VRed、VGreen和 VBlue分別為某個像素點的 Red、Gree、Blue三種顏色的強度值，T為閾值。經檢測為紅色的像素點，把VRed、VGreen和VBlue的值均置為0，否則把這三個值都置為255，即白色。

檢測圓形印章中心的主要步驟如下：

（1）在檢測出紅色區域并把它作為印章區域后，通過垂直和水平兩個方向進行投影，計算每一行和每一列內的紅色像素點個數，分別保存在數組Hx和Hy中。

（2）根據Hx找到紅色區域的左右邊界，假設分別為Bl和Br。

（3）根據Bl和Br計算印章的水平中心：

（3）根據Hy找到紅色區域的上下邊界，假設分別為Bu和Bd。

（4）根據Bu和Bd計算印章的垂直中心：

（二）印章圖像的旋轉。在進行印章比對時，先讀取兩個印章圖像的數據，假設兩個圖像分別保存在一維數組D1和D2中。假設圖像D1保持不變，通過旋轉圖像D2比對兩個圖像。旋轉圖像D2的主要步驟如下：

（1）用2.1節的算法分別計算兩個圖像的印章中心，得到的中心分別為（Cx1,Cy1）和（Cx2,Cy2）。

（2）假設擬旋轉的角度為θ，則通過如下的公式得到(x, y)旋轉后的坐標(x',y')：

（3）由于兩個印章圖像的中心坐標一般是不重合的，需要對第二個印章圖像做坐標平移，達到印章中心重合的目的：

則即為經旋轉和平移后的坐標。為了后續步驟中便于計算匹配相似度，根據坐標可以得到旋轉和平移后的圖像D2"。

（三）匹配相似度計算。假設圖像數組D2經過旋轉和平移以后變為D2"，則通過直接比較相同坐標的像素點的亮度，即可計算匹配相似度。匹配相似度的計算過程如下：

（1）統計圖像1的黑像素點個數P1；

（2）統計圖像2的黑像素點個數P2；

（3）統計圖像1和圖像2的位置重合的黑點個數Pcoi；

（4）匹配相似度通過如下公式得到：

上式中max（P1,P2）用于求P1和P2的最大值。

二、軟件界面設計

用VC++的文檔視圖類開發該比對軟件，軟件的界面如圖1所示。界面窗口分為四個部分，左上和右上窗口為印章1和印章2的顯示區域。左下窗口為印章比對區域，在該窗口中，印章1和印章2重合區域的顏色為黑色，印章1和印章2未重合的區域，印章1以紫色顯示，印章2以綠色顯示。右下窗口為控制區域，在該區域包含了打開圖像、旋轉圖像的控制按鈕。為了能夠方便地旋轉，旋轉尺度可以從20O、20、0.20、0.020度中選擇一個，而且可以從順時針和逆時針兩個方向旋轉。圖2給出了印章比對的一個例子，包括對齊前和對齊后的圖像。

圖1 軟件界面

圖2 印章比對的一個例子

三、結語

本文設計并實現了圓形印章比對軟件。首先通過水平和垂直兩個方向的投影定位印章圖像中心；然后對一個印章進行旋轉和平移使兩個圓心重合；最后通過位置重合的黑點個數與總的黑點個數的比值計算匹配相似度。每次打開兩個圖像，并旋轉其中一個圖像。根據對72個真偽印章圖像的測試，若經過仔細旋轉對齊以后，匹配度大于0.7，則認為印章是真的，否則可以判斷為偽造印章。

[1]胡建穎，趙荻，周玲,等.基于集合統計差異性的偽造印鑒識別方法[J].計算機工程與設計,2014(9):3029-3033.

[2]萬水龍，劉進，余彪.二維斜分指數交叉熵的印章圖像閾值分割[J].微型機與應用,2013(24):46-49.

[3]史晶晶，杜江，王磊，等.基于SIFT的印鑒配準方法研究[J].計算機應用與軟件,2013(12):315-317.

[4]余彪，萬水龍，劉進，等.基于NSCT-GLCM的印章圖像特征提取[J].微計算機與應用,2014(4):29-31.

TP391.4

A

2095-0438（2017）11-0147-02

2017-05-19

佟喜峰(1974－)，男，黑龍江大慶人，東北石油大學計算機與信息技術學院副教授，博士，研究方向：圖像處理與模式識別。

黑龍江省教育廳科學技術研究項目（編號：12541078）。

[責任編輯 鄭麗娟]