本論文發展以數位信號處理器(DSP)為基礎之『手寫數字辨識系統』與『形狀辨識系統』。『手寫數字辨識系統』主要含蓋三大子系統和辨識演算法：影像擷取系統、影像前置處理、影像分割和二元直接比對法。『形狀辨識系統』主要含蓋三大子系統和辨識演算法：影像擷取系統、影像前置處理、影像分割和視覺動態時間軸校準法。經實驗結果顯示，此兩套系統確實可達到預期目標，並得到不錯辨識率與效能。

The thesis illustrates the development of DSP-based systems-“Hand Written Number Recognition System,” and “Pattern Recognition System.” Hand written number recognition system consists of three sub-systems and recognition algorithm: Image Acquisition System, Image Preprocessing System, Image Segmentation System and Binary Pattern Match Algorithm. Pattern recognition system, as well, consists of three sub-systems and recognition algorithm: Image Acquisition System, Image Preprocessing System, Image Segmentation System, and Visual Dynamic Time Warping Algorithm. From the result of the experiment, both DSP image recognition systems can meet the expectation and gain good recognition and efficiency.

目 錄

中文摘要……………………………………………………………………………I
英文摘要……………………………………………………………………………II
目錄………………………………………………………………………………III
圖目錄…………………………………………………………………….……VII

表目錄…………………………………………………………………………XIII



第一章 緒論……………………………………….…….………………….…….1
1.1 研究背景與動機………...……………………...….………………..1
1.2 研究目的………………………………………….….………………2
1.3研究系統架構…………………………………………………………3
1.4論文組織……………………………………………………………...6


第二章 辨識理論簡介與手寫數字辨識系統………………..….…………7
2.1 影像辨識簡介………………………………….………...…………. 7
2.2 系統架構圖…………….……………………………….…………..12
2.3 影像前處理….…………………………...….………….…………..13
2.3.1 彩色模式的轉換………………………………….…...………13
2.3.2 二值化處理……………………..……………….………...…14
2.3.2.1 動態二值化…………………………………………….15
2.3.3 雜訊消除處理…………………………………….………….. 17
2.3.3.1 中通濾波器…………………………………………….17



2.4 影像分割….……….……….…………………………….…………..19
2.4.1 區域分割編碼系統架構圖……………….…………………...20
2.4.2 四連接點區域分割編碼處理……………….……………...…21
2.4.3 線性分割處理…………………………………………………23
2.5 細線化處理……………….……….………………………………….24
2.5.1 平行的細線化處理……………………….………………...…25
2.5.2 T.Y Zhang 與C.Y. Suen平行式細線化……………..………26
2.6 束帶法…………...……………………………………………………29
2.6.1 特徵點………………………………………………………....30
2.6.2 束帶辨識線…………………...…………….………………….31
2.6.3 輔助辨識線……………………………………………………33
2.6.4 二元直接比對法………………………………………………36


第三章 形狀辨識系統……………………………...…………………………37
3.1 系統架構圖……………………………………..……….…..…….. 37
3.2 邊緣檢測…………………………………………….…...…………38
3.3 形狀特徵擷取…………………………………….………...….….. 42
3.3.1 形狀鏈碼………………………………………………...…….43
3.3.2 形狀正規化………………………………………………...….45
3.3.3 轉折點估測…………………………………………………....47
3.3.4 三點距離遺漏點估測法…………………………...………….49
3.4 特徵字串…………………………………………………...….…... 51
3.5 視覺動態時間校準法………………………………………..……..52
3.5.1 動態規劃………………...…………………………………….53
3.5.2 視覺動態時間校準……………………………………………57
3.5.3 校準函數的限制條件…………………………………………59
3.5.4 最佳校準路徑選擇……………………………………………61


第四章 硬體架構…………………………………………………….…..…….63
4.1 影像系統架構與簡介……………………………………....…….. 64
4.2 光源選擇與照明設計………………...………………….……..…. 64
4.2.1 基本原理介紹…………………...………………………….…65
4.3 CCD原理…………………………………………………………...67
4.3.1 訊號掃描………………………………………………….……69
4.3.2 影像格式說明…………………………………………………71
4.4 影像擷取卡…………………………………………….…..……….72
4.4.1 pv951c影像擷取卡…………...………………………………73
4.4.2 影像擷取卡的工作流程……………………………….….…..74
4.5 DSP發展系統與簡介……………………………………..………. 75
4.6 ADSP-21535系統簡介……………………………………………..76
4.7 ADSP-21161系統簡介……………………………………………..77
4.8 DSP系統發展所提供資源簡介……………………………………79
4.9 GPIO簡介與使用…………………………………………………...81
4.10 DSP運算效能測試………………………………………………..84


第五章 實驗方法與結果…..……………………………………..…………. 86
5.1 實驗環境介紹……..…………….…………………………....….. 86
5.2 輸出介面介紹……..…………….………..…………………...……88
5.2.1 PC端介面程式介紹……………………...……………………88
5.2.2 DSP端介面程式介紹………………………………………….90
5.3 實驗設計…………………………………………..…………..……91
5.4 實驗結果……………………………..…………….…………..….. 92
5.4.1 手寫數字辨識測試簡介……………………………………….92
5.4.2 針對電腦字體【位移】、【大小】作辨識結果……………92
5.4.3 針對非特定人書寫辨識結果………………………………....93
5.4.4 速度與記憶體測試……………………………………………96
5.4.5 形狀辨識測試簡介………………………………………..…98
5.4.6 針對樣本作【旋轉】、【大小】、【位移】作辨識結果..99
5.4.7 針對非特定人測試樣本之辨識結果……...………………...101
5.4.8 速度與記憶體需求…………………………………………..103
5.5 結論………………………………………………………………..104


第六章 未來展望…………………...………………………...………………105


第七章 參考文獻…………………….………………………………….……106

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