基于单片机的手持式字符识别仪研制

摘要

随着图像处理和模式识别技术的日趋发展,人们在字符识别领域投入了大量研究,越来越多的字符识别产品应用到了工业生产和日常生活中。在这些识别产品中,识别软件较多,通过扫描仪把文本作为图像迅速输入计算机,再通过识别软件将图像中的文本识别出来,这样的操作过程不仅繁琐,而且环境较固定;目前已出现了少量手持式识别产品,但都价格昂贵、普适性不高、不易维修。为了方便人们携带使用,开发一种低成本、识别率高且稳定性良好的手持式字符识别仪具有十分重要的实际意义。
　　本研究结合OCR(Optical Character Recognition)光学字符识别技术和嵌入式系统开发技术,采用低成本、高性能的单片机,针对文本中的字符识别,开发了一种结构简单、便携实用的手持式字符识别系统,具有采集、存储、识别等功能。为了实现系统功能,本文进行了以下几方面的研究。
　　①查阅国内外学者对字符识别领域的相关研究,根据实际应用需要,提出了系统的预期目标,并给出了系统的硬件设计方案。其中,主控芯片采用ST公司的STM32F103ZET6单片机。
　　②考虑到开发成本和价格,本文选用OV7670图像传感器,AL422B FIFO暂存芯片,搭建了系统采集模块;采用2.8寸TFT-LCD作为显示屏幕,并通过STM32特有的FSMC(Flexible Static Memory Controller)可变静态存储控制器控制实现;采用FatFS文件管理系统实现SD卡的存储管理。将三个模块任务通过μC/OS-II系统实现。
　　③在字符识别算法上,为了更加有效的获取目标信息,使用了灰度化、二值化、底框和孤立噪声点消除、字符分割等图像预处理技术。其中二值化采用经典的OTSU方法,分割处理部分采用投影法对待处理字符进行分割定位。根据字符特点,本文在特征点提取上,综合字符的结构特征和统计特征,对分割好的字符进行了第一轮特征点的提取编码,编码相同的字符列入同一个子集;之后,本文对其进行了第二轮的特征点提取编码;最后,通过两轮编码,实现对字符的有效表达。
　　④基于本研究构建的手持式字符识别系统,针对常见的62个字符,进行了功能以及系统性能的测试,并对实验结果进行了分析。
　　通过大量实验表明,本系统能达到准确识别字符的要求,数字正确识别率能达到95％,英文字符正确识别率能达到92％;对于识别速度,能达到每秒2个字符的处理速度,具有一定实时性,为实际应用提供了有价值的参考。