自然场景文本信息提取关键技术研究

【摘要】图像中的文字信息作为场景内容的一部分,往往为人们或计算机理解场景提供了直接而关键的线索。比如路牌、商店招牌、交通提示牌和各种建筑物上的文字信息,这些文字信息都具有明确的含义,是场景信息的重要表现形式。因此,自动提取场景中的文本信息可广泛应用于各种需要对场景中的文本进行分析和理解的场合,如视频和图像检索系统,涉外导游自动翻译、盲人引路、机器人行走和智能监控系统等。该课题目前已成为计算机视觉和文档分析领域的研究热点之一。本文对自然场景文本信息提取的关键技术进行了深入的研究,论文取得了以下主要研究成果：1.从频域出发,提出了一种将纹理分析和模板匹配验证策略相结合的复杂文本定位方法。考虑到具有一定宽度和方向的文字笔画可视为一种带通信号,而小波变换在捕捉这种带通信号方面具有较大的优势。首先将输入图像进行小波变换,提取每个像素局部区域的纹理统计特征,采用蚁群聚类算法进行聚类分析,并结合基于密度的区域生长算法得到文本候选区域；然后提取候选文本块的LBP-HF特征,利用模板匹配的方式进行文本和非文本的确认,最后得到文本区域的位置。2.针对复杂场景中文本和非文本难以有效区分的问题,将小波变换和多尺度LBP算子相结合,提出了一种能够有效表达文本模式的WTLBP特征。在此基础上,提出了一种基于WTLBP特征和支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)的复杂场景文本定位方法。算法首先根据中文文字的结构及笔画方向特点,设计合适的边缘检测算子提取文字的笔画边缘,进行形态学滤波后形成备选文本区域集合；然后提取候选文字区域的WTLBP特征,结合SVM分类器实现文本区域的确认。3.针对文本验证时仅考虑其区域特征而忽视文本区域的空间位置关系的问题,提出了一种基于多特征和图割模型的场景文本验证方法。算法首先分析了候选文本连通区域的空间关系及其在候选文本区域验证中的作用；然后根据文本区域的空间关系,建立候选文本区域的邻域连接图。在此基础上,将候选文本区域映射为一个有权无向图,以组合优化的方式将候选文字区域标记为文本或背景。实验结果验证了算法的有效性。4.针对复杂场景文本难以有效分割的问题,提出了一种基于扩展马尔可夫随机场(MarkovRandomField,MRF)模型的场景文本分割方法。首先分析了经典MRF模型的优势和不足,提出了一种扩展的MRF模型。其次,在分析场景文本特点的基础上,提取文本的颜色和最大梯度差(MaximumGradientDifference,MGD)特征,将文本的上下文信息与多特征统一在同一概率框架下,利用图割算法对所建立的模型进行推断。最后在两种数据库上,对算法的性能进行了测试比较,结果表明了所提出的模型适合处理复杂情况下的文本分割问题。5.针对复杂场景文本的多样性,提出了一种基于局部颜色一致性和图割模型的复杂场景文本分割方法。算法首先利用文字笔画颜色一致性特点,采用SLIC算法将输入图像分割为若干局部同质区域,将局部区域代替像素点构建图模型；其次,根据文字笔画的双边缘特点,自动提取文字和背景种子点；提出采用两种模型构建文本和背景模型,并引入模型性能描述因子自适应学习模型参数。实验结果表明了算法在复杂场景文本方面的有效性。
【作者】刘晓佩；
【导师】卢朝阳；
【作者基本信息】西安电子科技大学，通信与信息系统，2014，博士
【关键词】自然场景；文本定位；文本分割；马尔科夫随机场；图割；

【参考文献】
[1]战德臣,赵曦滨,王顺强,程臻,周学权,聂兰顺,徐晓飞.面向制造及管理的集团企业云制造服务平台[J].计算机集成制造系统,2011,03:487-494.
[2]刘琼.民族地区金融发展与公司投资效率研究[D].中南民族大学,企业管理,2013,硕士.
[3]杜金海.污泥厌氧消化系统的水力特性及流态模拟研究[D].北京建筑大学,市政工程,2013,硕士.
[4]金鹏.高等学校生命教育的德育功能研究[D].辽宁大学,思想政治教育,2014,博士.
[5]蒋素东.基于用户体验的移动B2C线上线下融合研究与实现[D].西南大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[6]于洋.迈步式吊斗铲迈步过程的运动学仿真及其关键部件强度分析[D].内蒙古科技大学,机械工程,2014,硕士.
[7]李波.基于变形控制的涂胶机器人结构优化设计[D].南昌航空大学,航空宇航制造工程,2013,硕士.
[8]王颖.能源管理师胜任素质研究[D].北京交通大学,2014.
[9]高姗姗.华东地区石莼属主要地理种群及压舱水中石莼属的鉴定[D].宁波大学,渔业资源,2013,硕士.
[10]宋丽岩.木糖脱水制备糠醛的工艺研究[D].吉林大学,物理化学,2013,硕士.
[11]田毅,张欣,张良,张昕.神经网络工况识别的混合动力电动汽车模糊控制策略[J].控制理论与应用,2011,03:363-369.
[12]李彦俊.山西省产业结构优化和调整研究[D].河北大学,统计学,2014,硕士.
[13]艾成刚.改良基床表层和下卧软弱层承载规律及动力响应研究[D].华东交通大学,道路与铁道工程,2014,硕士.
[14]刘新宏.邓小平民生思想及其当代价值[D].牡丹江师范学院,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[15]易格.双曲面麻花钻的刃磨参数及螺旋沟槽结构参数节能优化[D].华中科技大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[16]刘静.商务汉语教材任务型练习研究[D].北京外国语大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[17]李宁.碳关税法律制度构建研究[D].辽宁大学,法律,2012,硕士.
[18]刘英霞.“雅”与“俗”的融合[D].曲阜师范大学,美术学国画,2013,硕士.
[19]雷美鑫.基于光波导的光学微腔耦合机理研究[D].厦门大学,光学工程,2014,硕士.
[20]秦　毅１ａ,乔凯平１ｂ,赫荣富１ｃ,辛　颖２.装备制造产业集群公共实训体系的构建———以沈阳铁西装备制造业公共实训体系建设为例[J].沈阳工业大学学报(社会科学版).
[21]朱爽.大连市红旗街道岔鞍村滑坡监测研究[D].吉林大学,地质工程,2014,硕士.
[22]刘毅.绍兴市专利制度发展过程中的问题及应对路径[D].吉林大学,公共管理,2014,硕士.
[23]法玲.知识型员工价值计量模型研究[D].中北大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[24]王玉远.淮安市设施农业发展研究[D].南京农业大学,农业机械化,2013,硕士.
[25]陈茜.乳晕边缘切口治疗乳腺良性疾病的临床研究[D].山东大学,临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[26]关毅.正交磁化式可控电抗器设计[D].哈尔滨理工大学,高电压与绝缘技术,2012,硕士.
[27]史方彤.煤炭物流供应链网络风险评价模型及应用研究[D].北京交通大学,物流工程（专业学位）,2013,硕士.
[28]刘春娇.葛兰素史克公司与A医院战略合作分析[D].吉林大学,工商管理,2013,硕士.
[29]黄丽鹏.碱蓬栽培对内陆盐碱干湖盆治理的生态效益分析[D].内蒙古师范大学,自然地理学,2012,硕士.
[30]肖洁.天灸治疗对变应性鼻炎患者生活质量影响的研究[D].广州中医药大学,中医五官科学（专业学位）,2013,硕士.
[31]李宁.《爱丁堡晚报》新闻翻译实践报告[D].曲阜师范大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[32]谢廷春,黄小原.水库群泄洪量的自适应控制[J].自动化学报,1991,02:240-244.
[33]凡慧荣.海洋调味品鱼露产品加工设计及其营销策略的研究[D].浙江海洋学院,农业推广（专业学位）,2013,硕士.
[34]邹文谦.认知风格、社会距离对择偶复制的影响[D].西南大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[35]唐予晗.IMT-A数字中频发射与DPD反馈通道的研制[D].北京邮电大学,电子科学与技术,2013,硕士.
[36]王艳芬.郴州市税收收入与GDP增长关系的实证研究[D].湖南师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[37]陆云峰.南京市土地储备运作机制研究[D].南京农业大学,公共管理,2013,硕士.
[38]李彦娜.河北省经济增长对财政收入影响的研究[D].河北经贸大学,财政学,2014,硕士.
[39]丁义元,黄顺吉.雷达技术应用于高炉料面测量[J].冶金自动化,1991,06:23-28+60.
[40]夏伯锴,许锋,杜殿林,袁璞.状态多重时滞系统的预测控制算法研究[J].控制与决策,2003,06:761-763.
[41]范凤英.某型机载雷达PPI显示的建模与仿真[D].南昌航空大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[42]范丽逢.安徽沙坪沟钼矿床形成的地球化学机理[D].中国地质大学（北京）,地球化学,2014,硕士.
[43]郭兴源.菜虫网营销模式优化研究[D].西北大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[44]梁波.基于PLC矿井提升机电气控制系统改造[D].西安科技大学,电气控制,2013,硕士.
[45]彭梦霞.山东省碳排放效率测算及其影响因素的实证研究[D].青岛理工大学,数量经济学,2013,硕士.
[46]王志恒,杨庆华,胡新华,阮健.颤振激励下金属冷挤压成形降载特性[J].浙江大学学报(工学版),2014,11:.
[47]李丹.基于Agent的油田勘探开发数据汇交系统设计与开发[D].东北石油大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[48]吴自强.网络游戏互动对玩家自我认同的影响[D].兰州大学,社会学,2013,硕士.
[49]王融照.土石坝渗流安全监控模型研究[D].扬州大学,水工结构工程,2012,硕士.
[50]刘卫青.PGP课堂教学平台构建高效课堂的实践研究[D].华中师范大学,教育技术学,2013,硕士.