佟喜峰 梁吉勝 郭玲玲 尹曉喆

（東北石油大學(xué)計算機與信息技術(shù)學(xué)院 黑龍江大慶 163318）

圓形印章圖像比對軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

佟喜峰 梁吉勝 郭玲玲 尹曉喆

（東北石油大學(xué)計算機與信息技術(shù)學(xué)院 黑龍江大慶 163318）

偽造的印章會嚴(yán)重破壞社會秩序，給相關(guān)部門造成重大損失。因此，印章的真?zhèn)舞b別是一項重要的任務(wù)。文章筆者開發(fā)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(jìn)行印章圖像旋轉(zhuǎn)，最后通過匹配的點的個數(shù)以及總的點的個數(shù)計算匹配相似度。經(jīng)測試，該軟件能夠比對印章，并能根據(jù)匹配相似度鑒別印章真?zhèn)巍?/p>

印章；投影；匹配相似度

印章在我國政府、企業(yè)、事業(yè)單位等眾多部門擔(dān)任著重要的角色[1]。印章是一種許可標(biāo)記，偽造的印章會嚴(yán)重破壞社會秩序，給相關(guān)部門造成重大損失，影響到社會穩(wěn)定。因此，印章的真?zhèn)舞b別是一項重要的任務(wù)。目前印章的真?zhèn)舞b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(tǒng)，基于圖像識別技術(shù)，對印章真?zhèn)芜M(jìn)行鑒別[2,3]。這些自動鑒別系統(tǒng)的主要的缺點是人不能參與到鑒別過程中，對印章真?zhèn)蔚呐袆e完全依靠計算機，對不清晰的印章鑒別的準(zhǔn)確率較低等[4]。本文開發(fā)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)時也會導(dǎo)致像素點的位置誤差。所以，準(zhǔn)確地定位印章圖像中心非常重要。

假設(shè)印章是紅色的，首先需要根據(jù)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(jié)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?；谝陨系目紤]，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(jīng)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(qū)域并把它作為印章區(qū)域后，通過垂直和水平兩個方向進(jìn)行投影，計算每一行和每一列內(nèi)的紅色像素點個數(shù)，分別保存在數(shù)組Hx和Hy中。

（2）根據(jù)Hx找到紅色區(qū)域的左右邊界，假設(shè)分別為Bl和Br。

（3）根據(jù)Bl和Br計算印章的水平中心：

（3）根據(jù)Hy找到紅色區(qū)域的上下邊界，假設(shè)分別為Bu和Bd。

（4）根據(jù)Bu和Bd計算印章的垂直中心：

（二）印章圖像的旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)行印章比對時，先讀取兩個印章圖像的數(shù)據(jù)，假設(shè)兩個圖像分別保存在一維數(shù)組D1和D2中。假設(shè)圖像D1保持不變，通過旋轉(zhuǎn)圖像D2比對兩個圖像。旋轉(zhuǎn)圖像D2的主要步驟如下：

（1）用2.1節(jié)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(shè)擬旋轉(zhuǎn)的角度為θ，則通過如下的公式得到(x, y)旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)(x',y')：

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

則即為經(jīng)旋轉(zhuǎn)和平移后的坐標(biāo)。為了后續(xù)步驟中便于計算匹配相似度，根據(jù)坐標(biāo)可以得到旋轉(zhuǎn)和平移后的圖像D2"。

（三）匹配相似度計算。假設(shè)圖像數(shù)組D2經(jīng)過旋轉(zhuǎn)和平移以后變?yōu)镈2"，則通過直接比較相同坐標(biāo)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(tǒng)計圖像1的黑像素點個數(shù)P1；

（2）統(tǒng)計圖像2的黑像素點個數(shù)P2；

（3）統(tǒng)計圖像1和圖像2的位置重合的黑點個數(shù)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(shè)計

用VC++的文檔視圖類開發(fā)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(qū)域。左下窗口為印章比對區(qū)域，在該窗口中，印章1和印章2重合區(qū)域的顏色為黑色，印章1和印章2未重合的區(qū)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(qū)域，在該區(qū)域包含了打開圖像、旋轉(zhuǎn)圖像的控制按鈕。為了能夠方便地旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。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(jié)語

本文設(shè)計并實現(xiàn)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(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移使兩個圓心重合；最后通過位置重合的黑點個數(shù)與總的黑點個數(shù)的比值計算匹配相似度。每次打開兩個圖像，并旋轉(zhuǎn)其中一個圖像。根據(jù)對72個真?zhèn)斡≌聢D像的測試，若經(jīng)過仔細(xì)旋轉(zhuǎn)對齊以后，匹配度大于0.7，則認(rèn)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(tǒng)計差異性的偽造印鑒識別方法[J].計算機工程與設(shè)計,2014(9):3029-3033.

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

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

[4]余彪，萬水龍，劉進(jìn)，等.基于NSCT-GLCM的印章圖像特征提取[J].微計算機與應(yīng)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(xué)計算機與信息技術(shù)學(xué)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(xué)技術(shù)研究項目（編號：12541078）。

[責(zé)任編輯 鄭麗娟]