手写体数字识别方法的研究与实现

手写体数字识别方法的研究与实现

摘要

1引言

手写体数字识别是文字识别中的一个研究课题，是多年来的研究热点，也是模式识别领域中最成功的应用之一。由于识别类型较少，在实际生活中有深远的应用需求，一直得到广泛的重视。近年来随着计算机技术和数字图像处理技术的飞速发展，数字识别在电子商务、机器自动输入等场合已经获得成功的实际应用。尽管人们对手写数字的研究己从事了很长时间的研究，并己取得了很多成果，但到目前为止，机器的识别本领还无法与人的认知能力相比，这仍是一个有难度的开放问题，所以对手写数字识别的进一步研究，寻求如何更高效更准确更节能地实现手写数字的自动录入和识别的解决方案对提高经济效益、推动社会发展都有深远的意义。

近年来, 人工神经网技术发展十分迅速, 它具有模拟人类部分形象思维的能力, 为模式识别开辟了新的途径, 成了模拟人工智能的一种重要方法，特别是它的信息并行分布式处理能力和自学习功能等显著优点, 更是激起了人们对它的极大的兴趣。BP（Back Propagation）网络是神经网络中一种，是1986年由Rumelhart和McCelland为首的科学家小组提出，是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，可以很好地解决非线性问题，在函数逼近、模式识别和数据压缩等方面都有很广泛的应用。我们在认真地研究了神经网络的基本原理和机制的基础上, 结合手写体数字识别这一具体课题, 提出了用BP神经网络方法来实现手写体数字

识别的方案。

2手写体数字识别概述

2.1手写数字识别简述

模式识别是六十年代初迅速发展起来的一门学科。由于它研究的是如何用机器来实现人及某些动物对事物的学习、识别和判断能力，因而受到了很多科技领域研究人员的注意，成为人工智能研究的一个重要方面。

字符识别是模式识别的一个传统研究领域。从50年代开始，许多的研究者就在这一研究领域开展了广泛的探索，并为模式识别的发展产生了积极的影响。

手写体数字识别是多年来的研究热点也是字符识别中的一个特别问题。手写体数字识别在特定的环境下，如邮政编码自动识别系统，税表和银行支票自动处理系统等一般情况。当涉及到数字识别时，人们往往要求识别器有很高的识别可靠性，特别是有关金额的数字识别时，如支票中填写的金额部分，更是如此。因此针对这类问题的处理系统设计的关键环节之一就是设计出高可靠性和高识别率的手写体数字识别方法。这个领域取得了飞速的发展，部分是由于更好的学习算法，部分是由于更优良的训练集。美国国家科学学会（NIST）建立了

一个包含60000个经过标注的数字的数据库，它已经成为对新的学习算法进行比较的性能测试标准。然而可以说还没有哪个手写体数字识别器达到完美的识别效果。

在过去的数十年中，研究者们提出了许许多多的识别方法，按使用的特征不同，这些方法可以分为两类:基于结构特征的方法和基于统计特征的方法。统计特征通常包括点密度的测量、矩、特征区域等。结构特征通常包括园、端点、交叉点、笔划、轮廓等，一般来说，两类特征各有优势。例如，使用统计特征的分类器易于训练，而且对于使用统计特征的分类器，在给定的训练集上能够得到相对较高的识别率;而结构特征的主要优点之一是能描述字符的结构，在识别过程中能有效地结合几何和结构的知识，因此能够得到可靠性较高的识别结果。本文针对手写数字识别选用BP神经网络这种基于传统统计学基础上的分类方法，用于分割和识别，并取得了较好的识别效果。

2.2手写数字识别的一般过程

手写体数字识别的过程如图2-1所示，一般分为预处理、特征提取、数字串的分割、分类器、等模块。原始图像是通过光电扫描仪，CCD器件或电子传真机等获得的二维图像信号。预处理包括对原始图像的去噪、倾斜校正或各种滤波处理。手写体数字具有随意性，其字符大小、字间距、字内距变化很大，分割难度较大。手写数字串的分割是其中最重要的环节，是制约识别率的瓶颈所在。去噪是预处理中极重要的环节。系统面对的是从实际环境中切分出的字符图像，可能有粘连的边框、随机的墨点、切分不正确引入的其他字符笔划等使前景点增加的噪声，还可能有断线等使背景增加的噪声，目前适应各种环境的通用去噪算法还不成熟。预处理中的规格化也不仅仅是同比例的放缩，它不仅要保持拓扑不变，更要最大限度地突出所取特征。在众多应用环境中，特征提取、分类器、多分类器集成是整个识别系统的核心。大体上来说特征可以分为结构特征和统计特征两类。由于分类器的选择取决于所提取的特征，因此相应的识别方法便有结构方法和统计方法。

总之，从手写体数字识别原理可见，手写体数字识别技术主要包括以下几点:

1）图像预处理，包括彩色图像转成灰度图像、二值化，归一化，滤除干扰噪声等;

2）基于数字图像的特征选择和提取;

3）数字串的分割;

4）模式分类识别。

其中，第二和第四部分是手写数字识别的重点，直接关系到识别的准确率和效率，也是本论文研究的重点所在。

结果

图2-1 识别流程

2.3手写数字识别的一般方法及比较

手写数字识别在学科上属于模式识别和人工智能的范畴。在过去的四十年中，人们提出了很多办法获取手写字符的关键特征，提出了许多识别方法和识别技术。这些手段分两大类:

全局分析和结构分析。

多年的研究实践表明，对于完全没有限制的手写数字，几乎可以肯定:没有一种简单的方案能达到很高的识别率和识别精度，因此，最近这方面的努力向着更为成熟、复杂、综合的方向发展。研究工作者努力把新的知识运用到预处理，特征提取，分类当中。近年来，人工智能中专家系统方法、人工神经网络方法已应用于手写数字识别。在手写数字识别的研究中，神经网络技术和多种方法的综合是值得重视的方向。

针对模式特征的不同选择及其判别决策方法的不同，可将模式识别方法大致分为5大类这5种识别方法均可实现手写数字识别，但它们特点不同，必须根据条件进行选择。

（1）统计模式法

这是以同类模式具有相同属性为基础的识别方法。用来描述事物属性的参量叫做待征，它可以通过模式的多个样本的测量值统计分析后按一定准则来提取。例如:在手写数字识别系统中，我们可以把每个数字的图形分为若干个小方块(图)，然后统计每一小方块中的黑像素构成一个多维特征矢量，作为该数字的特征。必须注意的是:在选择特征时，用于各类模式的特征应该把同类模式的各个样本聚集在一起，而使不同类模式的样本尽量分开，以保证识别系统能具有足够高的识别率。

（2）句法结构方法

在形式语言和自动机的基础上产生了句法结构这一方法。其基本原理是:对每一个模式都用一个句法来表示，而对一个待识别的未知样本，通过抽取该样本的基元来构造该样本的句子，然后分析此句子满足什么样的句法，从而推断出他该属于哪个模式类。这种方法的优点是它能反映模式的结构特征，而且对模式的结构特征变换不敏感，因此比较适合联机识别。但是由于抽取字符的基元比较困难，因而不是特别适合用于脱机识别，同时这一方法的理论基础还不可靠，抗干扰能力比较弱。

（3）逻辑特征法

就是其特征的选择对一类模式识别问题来说是独一无二的，即在一类问题中只有1个模式具有某1种(或某1组合的)逻辑特征，此方法律立了关于知识表示及组织，目标搜索及匹配的完整体系;对需通过众多规则的推理达到识别目标的问题，有很好的效果，但当样品有缺损，背景不清晰，规则不明确甚至有歧义时，效果不好。

（4）模糊模式方法

就是在模式识别过程中引入了模糊集的概念，由于隶属度函数作为样品与模板相似程度的量度，故能反映整体的、主要的特性，模糊模式有相当不匀称的抗干扰与畸变，从而允许样品有相当程度的干扰与畸变，但准确合理的隶属度函数往往难以建立。目前有学者在研究，并将其引入神经网络方法形成模糊神经网络识别系统。

（5）神经网络方法

就是使用人工神经网络方法实现模式识别。可处理某些环境信息十分复杂，背景知识不清楚，推理规则不明确的问题，允许样品有较大的缺损、畸变。神经网络方法的缺点是其模型在不断丰富完善中，目前能识别的模式类不够多，神经网络方法允许样品有较大的缺损和畸变，其运行速度快，自适应性能好，具有较高的分辨率。

上述几种识别方法各有特点。结构法比较直观，能较好反映事物的结构特性：问题是基元的提取很不容易，各基元的关系也比较复杂，抗干扰性能也较差。统计法用计算机来抽取特征，比较方便，抗干扰性能强；缺点是没有充分利用模式的结构特性。神经网络方法由于处理的并行性，可以快速同时处理大容量的数据，工作时具有高速度和潜在超高速，并且，网络的最终输出是由所有神经元共同作用的结果，一个神经元的错误对整体的影响很小，所以其容错性也非常的好。基于以上的考虑，本文的手写数字识别采用了神经网络的方法。

3图像预处理与特征提取

手写体图像数据在没有进行一定的图像预处理和特征提取之前，不能立即应用到程序中进行神经网络训练和字符识别工作。从图像处理角度来说，手写体的字符识别对字符是不是有颜色是不关心的，而对此图像的清晰度是很关心的。所以在图像进行一系列的图像处理工作是很有必要的。图像的预处理是正确、有效提取图像特征的基础，有效的图像特征作为网络的输入值才能进行正确的神经网络训练和最终得到正确、有效的网络权重。

3.1数字图像预处理

3.1.1灰度化处理

彩色图像包含了大量的颜色信息，不但在存储上开销很大，在处理上也会降低系统的执行速度，因此在对图像进行识别等处理中经常将彩色图像转变为灰度图像，以加快处理速度。由彩色转换为灰度的过程称为灰度化处理。灰度图像就是只有强度信息而没有颜色信息的图像，存储灰度图像只需要一个数据矩阵，矩阵每个元素表示对应位置像素的灰度值。彩色图像的像素色为RGB(R，G，B)，灰度图像的像素色为RGB(r，r，r) ，R，G，B可由彩色图像的颜色分解获得。而R，G，B的取值范围是0-255，所以灰度的级别只有256级。灰度化的处理方法主要有如下三种:最大值法、平均值法和加权平均值法。本文用到的加权平均值法来处理，即更换每个像素的颜色索引(即按照灰度映射表换成灰度值)。

权重选择参数为：

红：0.299

绿：0.587

蓝：0.114

例如某像素点颜色对应的灰度值计算公式为:

=++

()(0299*Re0.587*0.114*) NewPixColor BYTE d Green Blue 系统输入的源图像支持3通道或者4通道图像，支持Format24bppRgb, format32bppRgb, Format32bppArgb和Format8bppIndex这4种像素格式。

3.1.2二值化处理

二值图像是指整幅图像画面内仅黑、白二值的图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位。在实际的识别系统中，进行图像二值变换的关键是要确定合适的阈值，使得字符与背景能够分割开来，二值变换的结果图像必须要具备良好的保形性，不丢掉有用的形状信息，不会产生额外的空缺等等。采用二值图像进行处理，能大大地提高处理效率。

二值化的关键在于阈值的选取，阈值的选取方法主要有三类：全局阈值法、局部阈值法、动态阈值法。全局阀值二值化方法是根据图像的直方图或灰度的空间分布确定一个阀值，并根据该阀值实现灰度图像到二值化图像的转化。全局阀值方法的优点在于算法简单，对于目标和背景明显分离、直方图分布呈双峰的图像效果良好，但对输入图像量化噪声或不均匀光照等情况抵抗能力差，应用受到极大限制。局部阀值法则是由像素灰度值和像素周围点局部

灰度特性来确定像素的阀值的。Bernsen算法是典型的局部阀值方法，非均匀光照条件等情况虽然影响整体图像的灰度分布却不影响局部的图像性质，局部阀值法也存在缺点和问题，如实现速度慢、不能保证字符笔划连通性、以及容易出现伪影现象等。动态阀值法的阀值选择不仅取决于该像素灰度值以及它周围像素的灰度值，而且还和该像素的坐标位置有关，由于充分考虑了每个像素邻域的特征，能更好的突出背景和目标的边界，使相距很近的两条线不会产生粘连现象。在图像分割二值化中，自动闽值选取问题是图像分割的关键所在。事实证明，闽值的选择的恰当与否对分割的效果起着决定性的作用。

本文采用全局阈值的方法，实现将图像二值化的功能。如果某个像素的值大于等于阈值，该像素置为白色；否则置为黑色。系统程序目前仅支持8bpp灰度图像的转换，阈值介于0~255之间，程序中取220。

3.1.3去离散噪声

原始图像可能夹带了噪声，去噪声是图像处理中常用的手法。通常去噪用滤波的方法，比如中值滤波、均值滤波，本文中去除离散噪声点采用中值滤波的方法。中值滤波法是一种非线性平滑技术，它将每一象素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有象素点灰度值的中值，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。

3.1.4字符分割

在识别时系统只能根据每个字符的特征来进行判断，为了最终能准确识别手写体数字，必须将单个字符从处理后的图像中逐个提取分离出来。具体做法是将图像中待识别的字符逐个分离出来并返回存放各个字符的位置信息的链表。当把图像分割完成后，从一定意义上来说便是形成了不同的小图，每一张小图就是一个数字，才能对这些小图进行尺寸大小一致的调整。

3.1.5细化

3.2图像特征提取

特征提取是字符识别中的一个重要组成部分，是模式识别的核心之一。经过预处理后，根据识别方法的要求抽取图像特征，作为识别的依据。一般而言，选择的特征一方面要求能够足够代表这个图像模式，另一方面要求它们的数量尽可能少，这样能有效地进行分类和较小的计算量。特征提取的好坏会直接影响其识别的分类效果，进而影响识别率，因此特征选择是模式识别的关键。但是，目前还没有一个有效的、一般的抽取、选择特征的方法。抽取、选择特征的方法都是面对问题的，因此针对不同的识别问题往往有不止一种的抽取、选择特征的方法。

本文特征提取的首要任务是要确定细化后图像的那些特征点作为图像的特征，这里只提取图像的结构特征作为网络输入值。其中结构特征有九个，包括竖直中线交点数、竖直1/3处交点数、竖直2/3处交点数、水平1/5处交点数、水平4/5处交点数、右拐点数、左拐点数、上端点数、下端点数。结构特征的选择与提取算法如下述。

对经过预处理的图像进行分割，分别在图像的水平区域1/3、1/2、2/3处设置3条竖线，在图像的竖直区域1/3、2/3处设置2条水平线，分别计算直线与图像数字笔段的交点数，求得前五个特征值。如下左图所示：

再分别提取图像的左拐点数与右拐点数，如上右图所示。

以1/3竖交点数为例，提取交点数特征的算法如下：

1)按从上到下，从左到右的顺序扫描预处理后图像并选择第一个像素点P；

2)如果P点为黑像素点则选择下一个像素点，若该像素点为白色则对交点数加1，若

还是黑像素点则继续选择下一个像素点，如此循环直到该行（列）像素点被遍历完。

其他交点数的提取与上述算法类似。

以提取左拐点数为例，提取拐点数特征的算法如下：

1)按从上到下，从左到右的顺序扫描预处理后图像并选择黑像素点P;

2)查看它右下点是否为黑像素点，如果不是则转①，否则查看右下点其正下的点，直

到新点不是黑像素点，再查看此新点的正左点是否为黑像素点，如果是黑像素点，

则这就是一个左拐点。当然由于细化工作的不太确定性，也有可能是此新点的左上

角点是黑像素点，那么这也可以看成一个非严格意义上的左拐点。

再以图像的上1/3处的水平分割线为界，计算图像的上端点数，以图像的下1/3处的水平分割线为界，计算图像的下端点数。提取端点数特征的算法如下：

1)从上到下，从左到右的顺序扫描预处理后图像并选择黑像素点P；

2)计算像素P的8邻域之和N；

3)若N=1，则像素P为端点，如果端点位于图像的上1/3内，则上端点计数器加一；

如果端点位于图像的下1/3内，则下端点计数器加一；

4)重复步骤1-3，直到遍历整个图像。

通过以上方法对数字图像的结构特征进行提取，得到9个数字特征，这9个特征组成一个特征向量，这个特征向量将作为神经网络的输入值。该向量的排列如下：DATA= [ 竖直中线交点数，

竖直1/3处交点数，

竖直2/3处交点数，

水平1/5处交点数，

水平4/5处交点数，

左拐点数，

右拐点数，

上端点数，

下端点数]

4BP神经网络算法

4.1误差反传算法原理

BP算法的基本思想是，学习过程由信号的正向传播与误差的反向传播两个过程组成。正向传播时，输入样本从输入层传入，经各隐层逐层处理后，传向输出层。若输出层的实际输出与期望的输出（教师信号）不符，则转入误差的反向传播阶段。误差反传是将输出误差以某种形式通过隐层向输入层逐层反传，并将误差分摊给各层的所有单元，从而获得各层单元的误差信号，此误差信号即作为修正各单元权值的依据。这种信号正向传播误差如何利用神经网络方法进行手写体数字识别，方法概述，实现原理等等。

反向传播的各层权值调整过程，是周而复始地进行的。权值不断调整的过程，也就是网络的学习训练过程。此过程一直进行到网络输出的误差减少到可接受的程度，或进行到预先设定的学习次数为止[12]。

4.2基于BP算法的多层感知器模型

采用BP算法的多层感知器是至今为止应用最广泛的神经网络，在多层感知器的应用中，以图3.3所示的单隐层网络的应用最为普遍。一般习惯将单隐层感知器称为三层感知器，所谓三层包括了输入层、隐层和输出层。

图4.1 三层BP网

三层感知器中，输入向量为，隐层输出向量为

，输出层输出向量为，期望输出向量为，输入层到输出层的权值为

，隐藏层到输出层的权值矩阵为

，各层之间的信号关系如下：

对输出层有：

对隐藏层有

上式中，变换函数f（x）均为单极性sigmoid函数

F（x）具有连续可导的特点，

以上共同构成三层感知器的数学模型

4.3BP算法过程

1、初始化

对权值矩阵W、V赋随机数，将样本模式计数器p和训练次数计数器q置为1，误差E

置0，学习率η设为0~1内的小数，网络训练后达到的精度设为一个正的小数。

2、输入训练样本对，计算各层输出

用当前样本对X，d序列赋值

3、计算网络输出误差

设共有P对训练样本，网络对于不同的样本具有不同的误差

采用均方根误差作为总误差

4、计算各层误差信号

5、调整各层权值

6、检查是否对所有样本完成一次轮训

若p<,P,计数器p、q增1，返回步骤（2），否则转步骤（7）。

7、检查网络总误差是否达到精度要求

5实验结果

5总结

神经网络方法相比其他识别方法的优点手写体数字识别的未来、发展前景

基于知识库的手写体数字识别

HUNAN UNIVERSITY 课程模式识别 题目基于知识库的手写体数字识别学生姓名 学生学号

专业班级 学院名称 2016 年6 月25 日

基于知识库的手写体数字识别 1案例背景： 手写体数字识别是图像识别学科下的一个分支，是图像处理和模式识别研究领域的重要应用之一，并且具有很强的通用性。由于手写数字的随意性很大，如笔画粗细、字体大小、倾斜角度等因素都有可能直接影响到字符的识别准确率，所以手写体数字识别是一个很有挑战性的课题。在过去的数十年中，研究者们提出了许多识别方法，并取得了一定的成果。在大规模数据统计如例行年检、人口普查、财务、税务、邮件分拣等应用领域都有广阔的应用前景。 本案例实现了手写阿拉伯数字的识别过程，并对手写数字识别的基于统计的方法进行了简要介绍和分析。本文实现的手写字体识别程序具有手写数字图像读取、特征提取、数字模板特征库以及识别功能。 2 理论基础： 2-1手写字体识别方法： 手写体数字识别是一个跨学科的复杂问题，综合了图像处理、模式识别、机器学习等多个领域的知识，其识别过程一般包含图像预处理、特征提取、分类器的设定及其后处理等组成。处理流程如图2-1所示。

图2-1 手写体数子识别流程图 2-2 图像预处理 手写体数字识别的首要工作是图像预处理。在图像预处理过程中需要解决的主要问题有：定位、图像二值化、平滑化(去噪)H J、字符切分、规范化等。图像二值化是指将整个图像呈现出明显的黑白效果。待识别的手写体数字图像在扫描过程中，常会带来一些噪声，用不同的扫描分辨率得到的数字图像，其质量也各不相同，故而要先将这些干扰因素排除掉。另外，还需要正确分割整幅文档图像中的手写体数字，而分割后的数字大小、字体常各不相同，故还需进行归一化处理。 2-3 特征提取 特征提取的目的是从经过预处理后的数字图像中，提取出用以区分与其它数字类别的本质属性并数值化，形成特征矢量的过程。常见的手写体数字特征有：模板特征、统计特征、结构特征和变换特征。 2-4 分类器 不同的分类方式对应不同的分类器，可选的分类器有神经网络、支持向量机

毕业论文计算机手写数字识别技术完整版

毕业论文计算机手写数 字识别技术 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

合肥学院 2007届毕业设计（论文） 基于模板匹配算法的字符识别系 设计（论文）题 目 统研究与实现 院系名称计算机科学与技术系 专业（班级）计算机科学与技术 2003级1班 姓名（学号）宋飞（0） 指导教师赵大政 系负责人袁暋 二O O七年五月二十三日 摘要 自从计算机问世以来，让机器具有模式识别能力一直是计算机科学家们的努力方向。研究表明，对视觉和听觉信息的处理过程，不仅仅是一个感知过程，也是一个认知过程。因此，研究模式识别，是理解人类智能的本质的重要途径。字符识别是一个传统和典型的模式识别问题，脱机手写数字识别是一个典型的大类别的模式识别问题。手写体数字具有不同字符字型相差不大、相同字符有多种不同写法、数字没有上下文关系等等特点，使得脱机手写体数字识别成为识别领域最大的难题和最终的目标。在这种大类别识别的研究中，传统上大多采用模板匹配的方法来解决问题。而在模板匹配算法中，得计算其特征值。图像需要经过二值化，细化等预处理。 关键字模板匹配；特征值；细化；二值化 ABSTRACT Since computer appeared, it has been an effort direction for scientist to let the computer has the ability of pattern recognition. Researching indicates that the procedure to deal with seeing and hearing not only a procedure of perception but also cognition. Therefore, studying pattern recognition is an important way in understanding the mankind’s intelligence

(完整版)手写体数字识别系统设计毕业设计

石河子大学 信息科学与技术学院毕业论文 课题名称：手写体数字识别系统设计 学生姓名： 学号： 学院：信息科学与技术学院

专业年级：电子信息工程2007级指导教师： 职称： 完成日期：二○一一年六月十一日

手写体数字识别系统设计 学生： 指导教师： [摘要] 随着科学技术的迅速发展，在邮政编码、统计报表、财务报表、银行票据等处理大量字符信息录入的场合，手写数字识别系统的应用需求越来越强烈，如何将数字方便、快速地输入到计算机中已成为关系到计算机技术普及的关键问题。本文设计实现了一个基于Matlab软件的手写体数字识别系统，采用模块化设计方法，编写了摄像头输入、直接读取图片、写字板输入三个模块，利用摄像头等工具，将以文本形式存在的手写体数字输入进计算机，完成对手写体数字图片的采集，并设计了一种手写数字识别方法，对手写体数字图像进行预处理、结构特征提取、分类识别，最终以文本形式输出数字，从而实现手写体数字的识别。 [关键词] 预处理，结构特征提取，分类识别，手写体数字识别

Handwritten Digit Recognition System Students： Teacher：

Abstract:With the rapid development of science and technology, in zip code, statistics, reports, financial statements, Bank bills dealing with a large number of characters, such as information recorded occasions, handwritten digit recognition system of requirement has become stronger and stronger, how easily and quickly the number entered in the computer has become a key issue relates to the popularization of computer technology. This article design implementation has a based on Matlab software of handwriting body digital recognition system, used module of design method, write has camera entered, and directly read pictures, and write Board entered three a module, using camera, tools, will to text form exists of handwriting body digital entered into computer, completed on handwriting body digital pictures of collection, and design has a handwriting digital recognition method, on handwriting body digital image for pretreatment, and structure features extraction, and classification recognition, eventually to text form output digital, to implementation handwriting body digital of recognition. Key words: Pretreatment, structure feature extraction, classification and recognition, handwritten digit recognition.

手写数字识别系统的设计与实现

] 手写数字识别系统的设计与实现 摘要本手写数字识别系统是一个以VISUAL STUDIO C++ 为编译环境，使用MFC进行图形图像界面开发的系统。主要功能是通过在点击手写数字识别菜单下的绘制数字标签弹出的绘制数字窗口中完成数字的手写，在此窗口中可以进行数字的保存及清屏，然后通过文件菜单中的打开标签打开所绘制的数字，从而进行数字的预处理，其中包括灰度化及二值化处理，然后进行特征提取，最后实现数字的识别。本系统的界面设计友好，流程正确，功能也较为完善。实验结果表明，本系统具有较高的识别率。 关键词：绘制数字;预处理;特征提取;特征库;数字识别 / ；

目录 前言 (1) 概述 (2) 1 需求分析 (4) 功能需求分析 (4) , 性能需求分析 (4) 数据需求分析 (5) 相关软件介绍 (5) 2 手写数字识别系统的设计与基本原理 (6) 系统整体功能模块设计 (6) 手写数字识别系统的基本原理 (6) 数字图像的绘制 (6) 图像的预处理 (6) ） 图像的特征提取 (7) 特征库的建立 (8) 图像数字的识别 (8) 3 手写数字识别系统程序设计 (8) 数字图像的绘制 (8) 数字的特征提取 (15) 模板特征库的建立 (18) 数字的识别 (20) （

总结 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25)

前言 自上世纪六十年代以来，计算机视觉与图像处理越来越受到人们的关注，并逐渐成为一门重要的学科领域。而作为它们的研究对象的数字图像，也因为它含有研究目标的丰富信息而成为越来越重要的研究对象。图像识别的目标是用计算机自动完成某些信息的处理，用来替代人工去处理图像分类及识别的任务。 手写数字识别是图像识别学科下的一个分支，是图像处理和模式识别领域研究的课题之一，由于其具有很强的实用性一直是多年来的研究热点。由于手写体数字的随意性很大，例如，笔画的粗细，字体的大小，倾斜等等都直接影响到字符的正确识别，所以手写体数字识别是一个很有挑战性的课题。在过去的数十年中，研究者们提出了许多的识别方法，取得了较大的成果。手写体数字识别实用性很强，在大规模数据统计(如例行年检，人口普查)，财务，税务，邮件分拣等等应用领域中都有广阔的应用前景。本课题拟研究手写体数字识别的理论和方法，开发一个小型的手写体数字识别系统。 在研究手写体数字识别理论和方法的基础上，开发这样一个小型的手写体数字识别系统需要完成以下主要方面的研究与设计工作：手写数字绘制的问题、数字的预处理问题、特征提取问题、特征库的建立问题、数字识别问题。

手写体数字的识别

手写体数字识别 第一章绪论 (4) 1.1课题研究的意义 (4) 1.2国内外究动态目前水平 (4) 1.3手写体数字识别简介 (5) 1.4识别的技术难点 (5) 1.5主要研究工作 (6) 第二章手写体数字识别基本过程： (6) 2.1手写体数字识别系统结构 (6) 2.2分类器设计 (7) 2.2.1 特征空间优化设计问题 (7) 2.2.2分类器设计准则 (8) 2.2.3分类器设计基本方法 (9) 3.4 判别函数 (9) 3.5训练与学习 (10) 第三章贝叶斯方法应用于手写体数字识别 (11) 3.1贝叶斯由来 (11) 3.2贝叶斯公式 (11) 3.3贝叶斯公式Bayes决策理论： (12) 3.4贝叶斯应用于的手写体数字理论部分： (16) 3.4.1.特征描述： (16) 3.4.2最小错误分类器进行判别分类 (17) 第四章手写体数字识别的设计流程及功能的具体实现 (18) 4.1 手写体数字识别的流程图 (18) 4.2具体功能实现方法如下： (19) 结束语 (25) 致谢词 (25) 参考文献 (26) 附录 (27)

摘要 数字识别就是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和识别。随着计算机技术的发展，人类对模式识别技术提出了更高的要求。特别是对于大量己有的印刷资料和手稿，计算机自动识别输入己成为必须研究的课题，所以数字识别在文献检索、办公自动化、邮政系统、银行票据处理等方面有着广阔的应用前景。 对手写数字进行识别，首先将汉字图像进行处理，抽取主要表达特征并将特征与数字的代码存储在计算机中，这一过程叫做“训练”。识别过程就是将输入的数字图像经处理后与计算机中的所有字进行比较，找出最相近的字就是识别结果。 本文主要介绍了数字识别的基本原理和手写的10个数字字符的识别系统的设计实现过程。第一章介绍了数字识别学科的发展状况。第二章手写体数字识别基本过程。第三章贝叶斯方法应用于手写体数字识别。第四章手写体数字识别的设计流程及功能的具体实现，并对实验结果做出简单的分析。 关键词：手写体数字识别分类器贝叶斯vc++6.0 错误！未找到引用源。

手写体数字识别系统的设计与实现

大学生研究计划项目 论文报告 项目名称：_手写体数字识别系统的设计与实现 负责人：_________ _______________ 学院/专业：_____ ______ 学号：____ ________ 申请经费：_____ _________________ 指导教师：______ _______ 项目起止时间：2011年6月-2012年3月

摘要 手写体数字识别系统依托计算机应用软件为载体，利用C++程序设计的相关知识，运用模块设计等相关技术，最终完成手写体设计系统的程序综合设计。 关键字：手写体数字处理模式识别程序设计 一、论题概述 模式识别是六十年代初迅速发展起来的一门学科。由于它研究的是如何用机器来实现人(及某些动物)对事物的学习、识别和判断能力，因而受到了很多科技领域研究人员的注意，成为人工智能研究的一个重要方面。 字符识别是模式识别的一个传统研究领域。从50年代开始，许多的研究者就在这一研究领域开展了广泛的探索，并为模式识别的发展产生了积极的影响。 字符识别一般可以分为两类:1.联机字符识别;2.光学字符识别(Optical Chara- cter Recognition，OCR)或称离线字符识别。在联机字符识别中，计算机能够通过与计算机相连的输入设备获得输入字符笔划的顺序、笔划的方向以及字符的形状，所以相对OCR来说它更容易识别一些。但联机字符识别有一个重要的不足就是要求输入者必须在指定的设备上书写，然而人们在生活中大部分的书写情况是不满足这一要求的，比如人们填写各种表格资料，开具支票等。如果需要计算机去认识这些己经成为文字的东西，就需要OCR技术。比起联机字符识别来，OCR不要求书写者在特定输入设备上书写，它可以与平常一样书写，所以OCR 的应用更为广泛。OCR所使用的输入设备可以是任何一种图像采集设备，如CCD、扫描仪、数字相机等。通过使用这类采集设备，OCR系统将书写者已写好的文字作为图像输入到计算机中，然后由计算机去识别。由于OCR的输入只是简单的一副图像，它就不能像联机输入那样比较容易的从物理特性上获得字符笔划的顺序信息，因此OCR是一个更具挑战性的问题。 数字识别是多年来的研究热点，也是字符识别中的一个特别问题，它是本文研究的重点。数字识别在特定的环境下应用特别广泛，如邮政编码自动识别系统，税表和银行支票自动处理系统等。一般情况下，当涉及到数字识别时，人们往往要求识别器有很高的识别可靠性，特别是有关金额的数字识别时，如支票中填写

手写数字识别实践指导手册

手写数字系统实践指导手册 1 问题描述 设计一个简单的手写数字识别系统，能够识别手写输入的数字1-9并且能够识别选中的文本文件中的数字，应具有简单方便的操作界面，输入输出等。 1.1功能需求分析 通过分析，以及从用户的角度考虑，系统应该具有以下功能: （1）数字的手写输入。作为一个手写数字识别系统，首先应该能够让用户过绘制窗口进行数字绘制，系统得到用户的手写输入进行处理。 （2）直接选择文件。用户还可以选择系统中的文本文件进行处理。 （3）数据预处理。包括计算数据大小、二值化、格式化处理等。 （4）数字提取。将经过二值化后的图像中的个数字区域进行提取，只有能够将数字进行准确的提取，才能将其一一识别。 （5）基准库的选择与建立。选择一个可供系统训练和测试的样本库非常重要，本系统的训练集和测试集选择的是《机器学习实战》中所给的数据。 （6）识别数字。经过训练集进行训练后，使用knn算法对需要识别的数字识别。 2 数据集获取 ●任务要求： 从网上爬取或者下载适合进行手写数字识别系统的训练集和测试集 ●实践指导： 方式一：自己从网上找适合的数据下载 方式二：推荐数据集：“手写数字数据集的光学识别”一文中的数据集合，该文登载与2010年10月3日的UCI机器学习资料库中https://www.wendangku.net/doc/4b2574284.html,/ml

3 功能设计与实现 3.1手写数字识别系统结构图： 图一：系统结构图 3.2识别用户选择手选文件功能设计与实现 ●任务要求： 用户可以自己从电脑中选择文本文件进行识别。 ●实践指导： KNN分类器的构造思路及原理如下： 1）选择训练集和测试集。系统所采用的数据集选用的是“手写数字数据集的光学识别”一文中的数据集合。0-9每个数字大约有200个训练数据20个测试数据。数字的文本格式如图所示。

基于知识库的手写体数字识别

HUNAN UNIVERSITY 2016 年6 月 25 日 课程 模式识别 题 目 基于知识库的手写体数字识别 学生姓名 学生学号 专业班级 学 院 名 称

基于知识库的手写体数字识别 1案例背景： 手写体数字识别是图像识别学科下的一个分支，是图像处理和模式识别研究领域的重要应用之一，并且具有很强的通用性。由于手写数字的随意性很大，如笔画粗细、字体大小、倾斜角度等因素都有可能直接影响到字符的识别准确率，所以手写体数字识别是一个很有挑战性的课题。在过去的数十年中，研究者们提出了许多识别方法，并取得了一定的成果。在大规模数据统计如例行年检、人口普查、财务、税务、邮件分拣等应用领域都有广阔的应用前景。 本案例实现了手写阿拉伯数字的识别过程，并对手写数字识别的基于统计的方法进行了简要介绍和分析。本文实现的手写字体识别程序具有手写数字图像读取、特征提取、数字模板特征库以及识别功能。 2 理论基础： 2-1手写字体识别方法： 手写体数字识别是一个跨学科的复杂问题，综合了图像处理、模式识别、机器学习等多个领域的知识，其识别过程一般包含图像预处理、特征提取、分类器的设定及其后处理等组成。处理流程如图2-1所示。 图2-1 手写体数子识别流程图 2-2 图像预处理 手写体数字识别的首要工作是图像预处理。在图像预处理过程中需要解决的主要问题有：定位、图像二值化、平滑化(去噪)H J、字符切分、规范化等。图像二值化是指将整个图像呈现出明显的黑白效果。待识别的手写体数字图像在扫描过程中，常会带来一些噪声，用不同的扫描分辨率得到的数字图像，其质量也各不相同，故而要先将这些干扰因素排除掉。另外，还需要正确分割整幅文档图像中的手写体数字，而分割后的数字大小、字体常各不相同，故还需进行归一化处理。 2-3 特征提取 特征提取的目的是从经过预处理后的数字图像中，提取出用以区分与其它数字类别的本质属性并数值化，形成特征矢量的过程。常见的手写体数字特征有：模板特征、统计特征、结构特征和变换特征。

手写数字识别的原理及应用

手写数字识别的原理及应用 林晓帆丁晓青吴佑寿 一、引言 手写数字识别(Handwritten Numeral Recognition)是光学字符识别技术(Optical Character Recognition,简称OCR)的一个分支，它研究的对象是：如何利用电子计算机自动辨认人手写在纸张上的阿拉伯数字。 在整个OCR领域中，最为困难的就是脱机手写字符的识别。到目前为止，尽管人们在脱机手写英文、汉字识别的研究中已取得很多可喜成就，但距实用还有一定距离。而在手写数字识别这个方向上，经过多年研究，研究工作者已经开始把它向各种实际应用推广，为手写数据的高速自动输入提供了一种解决方案。 二、研究的实际背景 字符识别处理的信息可分为两大类：一类是文字信息，处理的主要是用各国家、各民族的文字（如：汉字，英文等）书写或印刷的文本信息，目前在印刷体和联机手写方面技术已趋向成熟，并推出了很多应用系统；另一类是数据信息，主要是由阿拉伯数字及少量特殊符号组成的各种编号和统计数据，如：邮政编码、统计报表、财务报表、银行票据等等，处理这类信息的核心技术是手写数字识别。这几年来我国开始大力推广的“三金”工程在很大程度上要依赖数据信息的输入，如果能通过手写数字识别技术实现信息的自动录入，无疑会促进这一事业的进展。因此，手写数字的识别研究有着重大的现实意义，一旦研究成功并投入应用，将产生巨大的社会和经济效益。 三、研究的理论意义 手写数字识别作为模式识别领域的一个重要问题，也有着重要的理论价值： 1.阿拉伯数字是唯一的被世界各国通用的符号，对手写数字识别的研究基本上与文化背景无关，这样就为各国，各地区的研究工作者提供了一个施展才智的大舞台。在这一领域大家可以探讨，比较各种研究方法。 2.由于数字识别的类别数较小，有助于做深入分析及验证一些新的理论。这方面最明显的例子就是人工神经网络（ANN）------相当一部分的ANN模型和算法都以手写数字识别作为具体的实验平台，验证理论的有效性，评价各种方法的优缺点。 3.尽管人们对手写数字的识别已从事了很长时间的研究，并已取得了很多成果，但到目前为止机器的识别本领还无法与人的认知能力相比，这仍是一个有难度的开放问题（Open problem)。

手写数字识别的实现

燕山大学 课程设计说明书 题目：手写数字识别的实现 学院（系）： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 2012年 6 月 29 日

燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：自动化仪表系 2012年 6 月 29 日

燕山大学课程设计评审意见表

数字图像中手写数字识别的实现 摘要： 数字图像处理（Digital Image Processing）又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。图像中手写阿拉伯数字的识别和其他模式的识别所采用的方法是多种多样的。本文论述了图像中手写阿拉伯数字的识别过程，并对手写数字识别的三种方法（基于规则的方法、基于统计的方法和基于神经网络的方法）进行了简要介绍和分析，并通过实例重点对基于规则的方法进行了描述。最后是对这些方法的简要评价。 关键字： 二值化欧拉数矩阵matlab 目录

一、手写数字图像识别简介 (3) 二、正文：手写数字图像识别的主要流程 (3) 第一步................ .. (3) 第二步 (4) 第三步 (4) 第四步 (4) 三、程序 (4) 四、总结体会 (7) 五、参考文献.........................................................................................................,8 (如有不懂加QQ453543115) 一、手写数字图像识别简介 手写阿拉伯数字识别是图像内容识别中较为简单的一个应用领域，原因有被识别的模式数较少（只有0到9，10个阿拉伯数字）、阿拉伯数字笔画少并且简单等。手写阿拉伯数字的识别采用的方法相对于人脸识别、汉字识别等应用领域来说可以采用更为灵活的方法，例如基于规则的方法、基于有限状态自动机的方法、基于统计的方法和基

cnn实现手写数字识别

import tensorflow as tf from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data In [ ]: mnist = input_data.read_data_sets('MNIST_data',one_hot =Tr ue) batch_size =100 n_batch = mnist.train.num_examples // batch_size def weight_variable(shape): initial = tf.truncated_normal(shape,stddev =0.1) return tf.Variable(initial) def bias_variable(shape): initial = tf.constant(0.1,shape=shape) return tf.Variable(initial) def conv2d(x,W): return tf.nn.conv2d(x,W,strides=[1,1,1,1],padding='SAME') #strides[0] = strides[3] = 1： def max_pool_2x2(x): return tf.nn.max_pool(x,ksize=[1,2,2,1],strides=[1,2,2,1], padding='SAME') #ksize #ksize: A list of ints that has length >= 4. The size of th e window for each dimension o f the input tensor. #In general for images, your input is of shape [batch_size, 64, 64, 3] for an RGB image of 64x64 pixels. #The kernel size ksize will typically be [1, 2, 2, 1] if yo u have a 2x2 window over which you take the maximum. # On the batch size dimension and the channels dimension, k size is 1 because we don't want to take the maximum over mu ltiple examples, # or over multiples channels. #strides # The first 1 is the batch: You don't usually want to skip over examples in your batch, or you shouldn't have included them in the first place. :) # The last 1 is the depth of the convolution: You don't usu ally want to skip inputs, for the same reason. x = tf.placeholder(tf.float32,[None,784])#none为任意维度 y = tf.placeholder(tf.float32,[None,10])

手写数字识别(mxnet官网例子)

手写数字识别 简介：通过MNIST数据集建立一个手写数字分类器。（MNIST对于手写数据分类任务是一个广泛使用的数据集）。 1.前提：mxnet 0.10及以上、python、jupyter notebook（有时间可以jupyter notebook的用法，如：PPT的制作） pip install requests jupyter ——python下jupyter notebook 的安装 2.加载数据集： import mxnet as mx mnist = mx.test_utils.get_mnist() 此时MXNET数据集已完全加载到内存中（注：此法对于大型数据集不适用） 考虑要素：快速高效地从源直接流数据+输入样本的顺序 图像通常用4维数组来表示：（batch_size，num_channels，width，height） 对于MNIST数据集，因为是28*28灰度图像，所以只有1个颜色通道，width=28，height=28，本例中batch=100（批处理100），即输入形状是（batch_size，1，28，28） 数据迭代器通过随机的调整输入来解决连续feed相同样本的问题。测试数据的顺序无关紧要。 batch_size = 100 train_iter=,mnist['train_label'], batch_size, shuffle=True) val_iter = , mnist['test_label'], batch_size) ——初始化MNIST数据集的数据迭代器（2个：训练数据+测试数据）

3.训练+预测：（2种方法）（CNN优于MLP） 1）传统深度神经网络结构——MLP（多层神经网络） MLP——MXNET的符号接口 为输入的数据创建一个占位符变量 data = data = ——将数据从4维变成2维(batch_size,num_channel*width*height) fc1 = , num_hidden=128) act1 = , act_type="relu") ——第一个全连接层及相应的激活函数 fc2 = , num_hidden = 64) act2 = , act_type="relu") ——第二个全连接层及相应的激活函数 （声明2个全连接层，每层有128个和64个神经元） fc3 = , num_hidden=10) ——声明大小10的最终完全连接层 mlp = , name='softmax') ——softmax的交叉熵损失 MNIST的MLP网络结构 以上，已完成了数据迭代器和神经网络的申明，下面可以进行训练。超参数：处理大小、学习速率 import logging

自由手写体数字识别系统的设计与实现

自由手写体数字识别系统的设计与实现 戴建辉 信息科学与工程学院，电子信息工程系 指导老师：吴谨 摘要：本文论述并设计实现了一个脱机自由手写体数字识别系统。文中首先对待识别数字的预处理进行了介绍，包括二值化、平滑滤波、规范化、细化等图像处理方法；其次，探讨了如何提取数字字符的结构特征和笔划特征，并详细地描述了知识库的构造方法；最后采用了以知识库为基础的模板匹配识别方法,并以MATLAB作为编程工具实现了具有友好的图形用户界面的自由手写体数字识别系统。实验结果表明，本方法具有较高的识别率，并具有较好的抗噪性能。 关键词：手写体数字；预处理；模式识别；特征提取 Abstrct： This paper describes and designs a free handwritten number recognition system. Firstly, the pretreatment of the character to be recognized is introduced, including binarization, smoothing, normalization and thinning. Next, how to extract the structural features of the numbers is discussed, and we describe the constructing method of repository. Finally, we use the method of template matching, based on repository, to recognize the digital number. Matlab is used as a program tool to realize this free handwritten digital recognition system with friendly graphical user interface. The experimental results show that the rate of the recognition system is high, and the proposed method is robust to noise. Keywords: handwritten number; pretreatment；pattern recognition; feature extraction 1 引言 OCR（Optical Character Recognition）即光学字符识别技术，是通过扫描仪把印刷体或手写体文稿扫描成图像，然后识别成相应的计算机可直接处理的字符。OCR是模式识别的一个分支，按字体分类主要分为印刷体识别和手写体识别两大类。对于印刷体识别又可以分成单一字体单一字号和多种字体多种字号几类。而手写体识别又可分为受限手写体和不受限手写体两类；按识别方式可分为在线识别和脱机识别两类。 字符识别处理的信息可分为两大类：一类是文字信息，处理的主要是用各国家、各民族的文字（如：汉字，英文等）书写或印刷的文本信息，目前在印刷体和联机手写方面技术已趋向成熟，并推出了很多应用系统；另一类是数据信息，主要是由阿拉伯数字及少量特殊符号组成的各种编号和统计数据，如：邮政编码、统计报表、财务报表、银行票据等等，处理这类

手写体数字识别方法的研究与实现

手写体数字识别方法的研究与实现 摘要 1引言 手写体数字识别是文字识别中的一个研究课题，是多年来的研究热点，也是模式识别领域中最成功的应用之一。由于识别类型较少，在实际生活中有深远的应用需求，一直得到广泛的重视。近年来随着计算机技术和数字图像处理技术的飞速发展，数字识别在电子商务、机器自动输入等场合已经获得成功的实际应用。尽管人们对手写数字的研究己从事了很长时间的研究，并己取得了很多成果，但到目前为止，机器的识别本领还无法与人的认知能力相比，这仍是一个有难度的开放问题，所以对手写数字识别的进一步研究，寻求如何更高效更准确更节能地实现手写数字的自动录入和识别的解决方案对提高经济效益、推动社会发展都有深远的意义。 近年来, 人工神经网技术发展十分迅速, 它具有模拟人类部分形象思维的能力, 为模式识别开辟了新的途径, 成了模拟人工智能的一种重要方法，特别是它的信息并行分布式处理能力和自学习功能等显著优点, 更是激起了人们对它的极大的兴趣。BP（Back Propagation）网络是神经网络中一种，是1986年由Rumelhart和McCelland为首的科学家小组提出，是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，可以很好地解决非线性问题，在函数逼近、模式识别和数据压缩等方面都有很广泛的应用。我们在认真地研究了神经网络的基本原理和机制的基础上, 结合手写体数字识别这一具体课题, 提出了用BP神经网络方法来实现手写体数字 识别的方案。 2手写体数字识别概述 2.1手写数字识别简述 模式识别是六十年代初迅速发展起来的一门学科。由于它研究的是如何用机器来实现人及某些动物对事物的学习、识别和判断能力，因而受到了很多科技领域研究人员的注意，成为人工智能研究的一个重要方面。 字符识别是模式识别的一个传统研究领域。从50年代开始，许多的研究者就在这一研究领域开展了广泛的探索，并为模式识别的发展产生了积极的影响。 手写体数字识别是多年来的研究热点也是字符识别中的一个特别问题。手写体数字识别在特定的环境下，如邮政编码自动识别系统，税表和银行支票自动处理系统等一般情况。当涉及到数字识别时，人们往往要求识别器有很高的识别可靠性，特别是有关金额的数字识别时，如支票中填写的金额部分，更是如此。因此针对这类问题的处理系统设计的关键环节之一就是设计出高可靠性和高识别率的手写体数字识别方法。这个领域取得了飞速的发展，部分是由于更好的学习算法，部分是由于更优良的训练集。美国国家科学学会（NIST）建立了

手写数字识别系统的设计与实现

手写数字识别系统的设计与实现 摘要本手写数字识别系统是一个以VISUAL STUDIO C++ 6.0为编译环境，使用MFC进行图形图像界面开发的系统。主要功能是通过在点击手写数字识别菜单下的绘制数字标签弹出的绘制数字窗口中完成数字的手写，在此窗口中可以进行数字的保存及清屏，然后通过文件菜单中的打开标签打开所绘制的数字，从而进行数字的预处理，其中包括灰度化及二值化处理，然后进行特征提取，最后实现数字的识别。本系统的界面设计友好，流程正确，功能也较为完善。实验结果表明，本系统具有较高的识别率。 关键词：绘制数字;预处理;特征提取;特征库;数字识别

目录 前言 (1) 概述 (2) 1 需求分析 (4) 1.1 功能需求分析 (4) 1.2 性能需求分析 (4) 1.3 数据需求分析 (5) 1.4 相关软件介绍 (5) 2 手写数字识别系统的设计与基本原理 (6) 2.1 系统整体功能模块设计 (6) 2.2 手写数字识别系统的基本原理 (6) 2.2.1 数字图像的绘制 (6) 2.2.2 图像的预处理 (6) 2.2.3 图像的特征提取 (7) 2.2.4 特征库的建立 (8) 2.2.5 图像数字的识别 (8) 3 手写数字识别系统程序设计 (8) 3.1 数字图像的绘制 (8) 3.2数字的特征提取 (15) 3.3 模板特征库的建立 (18) 3.4 数字的识别 (20) 总结 (23)

致谢.................................... 错误！未定义书签。参考文献 (23)

前言 自上世纪六十年代以来，计算机视觉与图像处理越来越受到人们的关注，并逐渐成为一门重要的学科领域。而作为它们的研究对象的数字图像，也因为它含有研究目标的丰富信息而成为越来越重要的研究对象。图像识别的目标是用计算机自动完成某些信息的处理，用来替代人工去处理图像分类及识别的任务。 手写数字识别是图像识别学科下的一个分支，是图像处理和模式识别领域研究的课题之一，由于其具有很强的实用性一直是多年来的研究热点。由于手写体数字的随意性很大，例如，笔画的粗细，字体的大小，倾斜等等都直接影响到字符的正确识别，所以手写体数字识别是一个很有挑战性的课题。在过去的数十年中，研究者们提出了许多的识别方法，取得了较大的成果。手写体数字识别实用性很强，在大规模数据统计(如例行年检，人口普查)，财务，税务，邮件分拣等等应用领域中都有广阔的应用前景。本课题拟研究手写体数字识别的理论和方法，开发一个小型的手写体数字识别系统。 在研究手写体数字识别理论和方法的基础上，开发这样一个小型的手写体数字识别系统需要完成以下主要方面的研究与设计工作：手写数字绘制的问题、数字的预处理问题、特征提取问题、特征库的建立问题、数字识别问题。

手写数字识别代码解释

一. 进行数据预处理 1导入相关库 from keras.datasets import mnist 从keras的datasets中导入mnist数据集 from keras.utils import np_utils 从keras导入将整型标签转换方法utils import numpy as np 导入Python扩充程序库numPy，作为np调用。numPy支持大量的维度数组与矩阵运算，也针对数组运算提供大量的数学函数库。 np.random.seed(10) 设置随机数种子为10 。将随机数发生器初始化为恒定值，以获得可重复结果。 2.读取MNIST数据 (X_train, y_train), (X_test, y_test) = mnist.load_data() 返回手写图片的两个tuple，第一个tuple存储已经人工分类好的图片及标签，标签指出该图片表示的数字（0—9），供训练使用；第二个tuple存储未分类的图片，在用第一个tuple 训练完后，可以对第二个tuple利用神经网络进行分类，根据实验结果的真实值与预测值对比得到相应的损失值，再利用反向传播进行参数更新，再进行分类，然后重复前述步骤直至损失值最小。 元组不能修改 reshape to be [samples][pixels][width][height] X_train = X_train.reshape(X_train.shape[0], 28, 28, 1).astype('float32') X_test = X_test.reshape(X_test.shape[0], 1, 28, 28).astype('float32') 将fetures（数字图像特征值）转换（reshape）为6000 x 28 x 28 x 1的四维矩阵 CNN的输入是4维的张量（可看做多维向量），第一维是样本规模（图像数量），第四维是像素通道（这里为1通道，单色），第二维和第三维是长度和宽度。并将数值归一化和类别标签向量化。 二. 建立模型 1.导入所需模块

手写数字识别的实现

手写数字识别的实现 摘要： 手写数字识别是模式识别的应用之一。文中介绍了手写数字的一些主要特征，具体识别方法是通过主成分分析（PCA）和最近邻方法应用matlab等计算机软件来实现。 关键词：手写数字、主成分分析（PCA）、最近邻方法 1. 手写数字的特征分析 数字类别不但少，而且笔划简单，尤其是手写数字个个差异大。数字识别的关键在于能否找到有效的特征，[2] 就给出了数字的多个特征，选取的特征应具有可分辨能力并尽可能的少，分辨能力在应用中而言就是特征能够使得不同类别的个体在特征值上相差大，同类别特征值相差小。特征值小一方面是为了减少计算量，另一方面也减少了信息冗余。目前研究的手写数字特征主要有笔画密度特征、粗网格特征、重心以及重心距特征、首个黑点位置特征、投影特征以及空间域变换特征等，除了以上特征，也不断的有新的特征[1]被提出。 1.1 数字的特征 1.1.1 单个数字的特征 单个数字特征是指特定数字普遍具有的特征。例如如果数字竖直长度比上横向宽度大于某个值比如 4 ，那么很有可能是数字 1 ，如果数字内有两个封闭的区域则很可能是字8 ，如果只有一个封闭的区域，且封闭区域的重心偏上则很可能是数字9 （同理可判断数字 6 ），以上都是这些数字普遍具有的特征，但因为数字手写的原因，也包含了大量不规则的例子，如图 1 ，则需要进一步 借助其他特征进行识别。 单个数字特征可以辨别出那些具有典型数字特征的手写数字，但计算复杂并且在手写数字识别中误差大，但是作为正式识别过程前的预识别可减少运算量和时间。 1.1.2 笔画密度特征 笔画密度特征是指不同数字在水平方向、竖直方向以及其他角度方向上笔画密度特征。如图 2 数字 1 在竖直方向上笔画密度大，而在水平方向上笔画密度小，而数字8 在倾斜方向上笔画密度大。找到这样的特征我们可以间隔一定行