Алгоритмическое и программное обеспечение для распознавания и идентификации изображения оттиска печати тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Сай, Илья Сергеевич

• Сай, Илья Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сай, Илья Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ И ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОТТИСКА ПЕЧАТИ.

1.1. Методы защиты оттиска печати от подделок.

1.1.1. Печати с воспроизведением Государственного герба РФ.

1.1.2. Не гербовые печати.

1.2. Алгоритмы цифровой обработки изображения.

1.2.1. Алгоритмы поиска и выделения объектов изображения.

1.2.2. Совмещение изображения проверяемой печати с изображением эталона.

1.2.3. Предварительная обработка изображения печати.

1.2.4. Распознавание и идентификация.

Выводы по главе

ГЛАВА 2. АЛГОРИТМЫ ПОИСКА ИЗОБРАЖЕНИЯ ОТТИСКА ПЕЧАТИ.

2.1. Алгоритмы поиска на основе преобразования Хафа.

2.2. Анализ эффективности базового алгоритма поиска оттиска печати.

2.3. Алгоритм поиска оттиска печати с использованием градиента яркости.

2.4. Алгоритм поиска оттиска печати с использованием цветовых признаков.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ РАСПОЗНАВАНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ

ОТТИСКА ПЕЧАТИ.

3.1. Формирование признаков эталонного изображения печати.

3.2. Морфологический алгоритм выделения границ.

3.3. Алгоритм совмещения эталонного и проверяемого изображений оттиска печати.

3.4. Алгоритм распознавания и идентификации оттиска печати.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

4.1. База данных эталонных изображений.

4.2. Программный комплекс поиска и распознавания оттиска печати.

4.3. Анализ быстродействия алгоритмов поиска, совмещения и сравнения изображения оттиска печати с эталоном.

4.4. Анализ эффективности алгоритмов поиска и распознавания изображения проверяемой печати.

4.5. Результаты сравнительного анализа с программным комплексом АРМ «ДокЭкспрерт».

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Алгоритмическое и программное обеспечение для распознавания и идентификации изображения оттиска печати»

Актуальность темы. В современном мире процесс изготовления печатных документов всегда сопровождается элементами подтверждающих их подлинность. В большинстве случаях такими элементами являются подпись физического лица и оттиск печати юридического лица. К таким документам относятся, например, платежные поручения, официальные договора, дипломы об окончании учебных заведений и многие другие.

Электронные документы, которые имеют более высокую степень защиты от подделок, пока что находятся на стадии развития. Поэтому переход общества на полный электронный документооборот предстоит в перспективном будущем.

В настоящее время подделка печатного документа, как правило, сопровождается подделкой оттиска печати. Высокое качество оттисков поддельных печатей обусловлено как использованием компьютерной техники, так и доступностью фотополимерной технологии изготовления клише. Существуют различные способы защиты оригинальных печатей от подделок, позволяющие эксперту оперативно проверить подлинность проверяемой печати. В тоже время не все печати имеют защиту, и высокое качество подделки не позволяет эксперту со 100% вероятностью определить является ли печать оригинальной или нет.

Процесс проверки является достаточно трудоемким, и конечный результат зависит от опыта эксперта. При проведении экспертизы необходимо выполнить сравнение двух оттисков печати — оригинала и проверяемой печати. На практике процесс идентификации проводится в основном вручную.

В то же время в методах цифровой обработки изображений существует достаточно много способов сравнения изображений с целью их распознавания и идентификации, которые могут быть использованы в автоматизированной системе проверки подлинности документов.

В настоящее время полностью автоматизированной системы, которая смогла бы без участия человека проверить подлинность печати, не существует. Данное обстоятельство объясняется следующими причинами. Два изображения оттиска одной и той же печати всегда будут отличаться из-за плохо пропечатанных фрагментов и поворота относительно друг друга. Изображение проверяемого оттиска печати будет отличаться от изображения эталона еще и тем, что в нем допускается присутствие посторонних элементов таких как подпись, дата и т.д. Поэтому, учитывая высокое качество оттисков поддельных печатей, в принципе невозможно каким-либо программным способом определить: относится ли анализируемый фрагмент проверяемой печати к подделке или различия с эталонным изображением обусловлены другими факторами. Например, отсутствие отдельных точек можно идентифицировать как подделку или как отсутствие точек из-за низкого качества изображения оттиска печати. В конечном итоге решение может принять только человек-эксперт.

Таким образом, разработка и исследование интерактивной системы проверки подлинности документов на основе алгоритмов поиска и распознавания изображения оттиска печати представляется актуальной задачей.

Цель работы заключается в синтезе алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих снизить трудоемкость и повысить эффективность распознавания поддельных печатей в интерактивной системе проверки подлинности документов.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ современных методов и алгоритмов поиска и распознавания объектов изображения.

2. Разработка алгоритмов поиска и выделения изображения оттиска печати из изображения документа.

3. Разработка алгоритмов поворота и совмещения изображения проверяемой печати с эталоном.

4. Разработка алгоритмов распознавания и идентификации отличающихся фрагментов изображений проверяемой печати и; эталона.

5. Разработка программного обеспечения для интерактивной системы, реализующей полученные алгоритмы, и анализ эффективности работы системы. ".' \ , ' ;.'

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались.методы поиска и распознавания объектов изображения, методы математической статистики, теория баз данных, принципы модульного и объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна;

1. На основе преобразования Хафа разработан модифицированный алгоритм поиска изображения оттиска печати в документе, в котором, с целью повышения быстродействия поиска, предложено использовать градиент яркости и цветовые признаки. ' | ' '

2. Разработан модифицированный алгоритм: совмещения изображения оттиска печати с изображением эталона, в котором для повышения быстродействия использован пошаговый поиск угла поворота, а для повышения точности использован поворот с билинейной интерполяцией. :

3. Получено и реализовано новое свойство морфологического алгоритма выделения границ - выделение границ объектов изображения печати с одновременной их сегментацией. •

4. Разработан оригинальный алгоритм распознавания и идентификации локальных фрагментов изображения проверяемой печати,' которые содержат отличия относительно эталона с учетом весовых коэффициентов ошибок внутри фрагмента.

Практическая значимость. Использование разработанного программно-алгоритмического обеспечения в составе интерактивной системе проверки подлинности документов позволит снизить трудоемкость и повысить достоверность распознавания поддельных печатей.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Алгоритм поиска изображения оттиска печати в документе с использованием градиента яркости и цветовых признаков позволяет повысить быстродействие поиска по сравнению с базовым алгоритмом.

2. Алгоритмы поиска угла поворота и совмещения изображения проверяемой печати с эталонным изображением повышают быстродействие и точность совмещения.

3. Применение нового свойства морфологического алгоритма выделения границ позволяет повысить эффективность выделение границ объектов изображения печати с одновременной их сегментацией.

4. Алгоритм распознавания, разработанный на основе численного анализа различий локальных фрагментов проверяемой печати с эталоном, с учетом весовых коэффициентов ошибок внутри фрагмента, позволяет повысить эффективность работы эксперта при визуальной идентификации объектов.

5. Результаты тестовых испытаний разработанного программного обеспечения в интерактивной системе проверки подлинности документов подтверждают корректность и высокую эффективность предложенных алгоритмов.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при выполнении НИР «Исследование методов и алгоритмов кодирования, распознавания и анализа изображений в реальном масштабе времени» в Тихоокеанском государственном университете, а также внедрены в отделе информационных технологий Филиала ОАО «Внешторгбанк» в г.Хабаровске.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты работы были представлены и обсуждались на: Шестой международной конференции «Телевидение: передача и обработка изображения», Санкт-Петербург, 2008 г.; Третьей всероссийской научно-техническая конференции «Технические проблемы освоения мирового океана», Владивосток, 2009 г.; Межрегиональной научно-практической конференции «Информационные и коммуникационные технологии в образовании и научной деятельности», Хабаровск, 2009 г.; Международной научно-практической конференции «Суперкомпьютеры: вычислительные и информационные технологии»:, Хабаровск, 2010 г.; Шестой международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» доклады, Томск, 2010 г.; International Conference «Advanced Concepts for Intelligent Vision Systems — ACIVS 2010», Dec. 13-16, 2010, Macquarie University, Sydney, Australia, а также на научно-технических семинарах кафедры «Автоматика и системотехника» ТОГУ.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 8 публикациях, из них 3 работы в журналах рекомендованных ВАК, 2 работы в зарубежных изданиях и 3 публикаций в материалах и сборниках трудов конференций различного уровня.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 95 наименований и одного приложения с актом о внедрении результатов работы. Основная часть работы изложена на 122 страницах, содержит 24 рисунка и 6 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Сай, Илья Сергеевич

Заключение