印鉴识别系统的研究.doc

论文题目：印鉴识别系统的研究论文题目：印鉴识别系统的研究 Studies on Seal Identification System第第 1 章章 绪绪 论论1.1 课题的研究目的及现实意义课题的研究目的及现实意义印鉴（又名印章、图章）作为一种证明标志，自古以来在我国的各行各业都具有特别重要的地位，现在大多 数部门仍以印鉴的使用作为有效的行政和法律依据[1]随着银行的业务量与日俱增，对各种票据的识别和验 证工作量也随之增大印鉴的计算机识别是计算机数字图像处理、模式识别研究领域近年来兴起的一项新的 研究课题，其在现实生活中具有极其重要的应用在我国，印鉴的应用更为普遍，几乎所有的画、公文、单 据、证书、支票、帐单、医疗和社会保险等文件上都以盖章代替签名以证明其有效许多工作都是以印鉴来 产生联系和法律保证的，尤其是在银行业务中所涉及的支票、汇票、取款单等票据凭证上，印鉴更是替代了 签名而具有至关重要的作用[2-4] 近年来国家出台了很多规定和标准来规范印章尤其是公章的制作和管理工作，早在 1999 年 10 月 31 日,国务 院就印发了《国务院关于国家行政机关和企业事业单位社会团体印章管理的规定》 （国发［1999］25 号）文 件（以下简称《规定》 ） ，该《规定》将国家行政机关和企业事业单位、社会团体的行政公章和其他专用印章 都纳入了其管理范畴,规范这些印章的生产和运作。

2000 年 3 月 18 日,公安部发布了《中华人民共和国公共 安全行业标准》 （印章治安管理信息系统）,该标准于 2000 年 4 月 1 日起正式实施2004 年 1 月 17 日,公安 部又发布了（公治办［2004］40 号）文件,规定“凡冠以单位名称的专用印章均属公章”,“应依据《规定》 及公安部三局 1991 年《关于企业单位刻制公章问题的批复》 ”,都应该纳入公章管理范围上述这些规定和 标准对于当前国家机关和企事业单位印章的管理工作起到了非常重要的作用[5-6]1.2 国内外的研究现状国内外的研究现状在印鉴识别的实际应用中，由于盖印条件(如印泥成份、用力大小、支票纸质及下垫物的软硬程度等)的不同， 即使同一枚印章所盖出的不同印鉴之间也会存在较大的差异与此同时，由于印鉴的权威性，蓄意伪造印章 的现象时有发生，有些伪造印鉴足以达到以假乱真的程度因此，既要有准确区分假印鉴的能力和鉴别真伪 的可靠性，又要具有容忍真章所盖印鉴之间较大差异的适应性，这是计算机印鉴识别方法的重要特性，也是 它的难点所在1.3 课题研究的主要内容及印鉴识别系统描述课题研究的主要内容及印鉴识别系统描述印鉴作为个人、企事业单位、社会团体、政府部门乃至整个国家的一种具有法律意义的标志和证据。

在 中国、日本、韩国以及其他一些东亚国家有着广泛的应用由于历史原因，目前我国国内主要还是利用手工 的方式核对印鉴的真伪，由于人为因素和其他的客观条件限制，存在的失误在所难免，目前由于伪造印鉴冒 领现金的案件时有发生，给国家、集体和个人造成严重的经济损失传统的手工核对印鉴的方法已经不能适 应实际工作的需要，因此，研究计算机印鉴识别系统的研究无疑具有广泛的应用前景和重要的现实意义 计算机印鉴识别系统研制的基本思路是：利用数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术和方法取代传统 的手工折角鉴别方法，通过计算机数据库预留印鉴(记为 MS)和待验凭证上加盖的待验印鉴（记为 SS） ，分 析、判断待验印鉴和预留印鉴之间的差异，以不同的识别阈值确定 SS 与 MS 是否属于同一印章加盖的印鉴，从而最终判断出待验印鉴的真伪第第 2 章章 数字图像处理概述数字图像处理概述2.1 引言引言从远古时代开始，人们对外界的感觉是直观的，象形文字就是用视觉印象表达抽象意义的一种表达形式望 远镜延伸了人的视觉范围，而显微镜则使人们能够洞察微观世界照相机使人们对图像的印象成为永恒的记 录 数字图像处理起源于 20 世纪 20 年代，当时通过海底电缆从英国伦敦到美国纽约采用数字压缩技术传输了第 一幅数字照片。

此后，由于遥感等领域的应用，使得图像处理技术逐步受到关注并得到了相应的发展第三 代计算机问世后，数字图像处理便开始迅速发展并得到普遍应用由于 CT 的发明、应用及获得了备受科技 界瞩目的诺贝尔奖，使得数字图像处理技术大放异彩目前数字图像处理科学已成为工程学、计算机科学、 信息科学、统计学、物理、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域中各学科之间学习和研究的对象随着 信息高速公路、数字地球概念的提出以及 Internet 的广泛应用，数字图像处理技术的需求与日俱增其中， 图像信息以其信息量大、传输速度快、作用距离远等一系列的优点成为人类获取信息的重要来源及利用信息 的重要手段因此，图像处理科学与技术逐步向其他学科领域渗透并为其他学科所利用是必然的图像处理 科学又是一门与国计民生紧密相联的应用科学，它已为人类带来了巨大的经济和社会效益，不久的将来不仅 在理论上会有更深入的发展，在应用上亦是科学研究、社会生产乃至人类生活中不可缺少的强有力工具它 的发展及应用与我国现代化建设的联系之密切、影响之深远是不可估量的在信息社会中，数字图像处理科 学无论是在理论上还是实践上都存在着巨大的潜力2.2 数字图像处理数字图像处理图像是自然界景物的客观反映。

自然界的图像（image）无论在亮度、色彩，还是在空间分布上都是以模拟 函数的形式出现的现行的电视系统传输，显示的图像是模拟图像，无法采用数字计算机进行处理、传输和 存储 对“图像处理”的理解有广义与狭义之分.广义的“图像处理” ，可以包含有些学者提出的“图像技术” 、 “图 像工程”等概念，而狭义的“图像处理”重点讨论为改善视觉效果、存储或传输效率，在输入图像和输出图 像之间进行的变换广义的“图像处理”还可以包括“图像分析(image analysls)”和“图像理解(image understanding)”等图像分析指对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，图像理解指在图像分析的基础上， 进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的关系以得到对图像反映的场景的合理解释从抽象程度看，图 像处理处于低层，图像分析处于中层，而图像理解处于高层数字图像处理(Digital Image Processing)通常是 指对数字图像用计算机进行处理，因此也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一幅图像可以定义为一个二维函数( , )f x y，其中x和y是空间坐标，而f在任意一对坐标( , )x y处的幅度称为该点处图像的亮度或灰度。

当x，y和f的幅值都是有限的离散值时，称该图像为数字图像数字图像处理就是用计算机处理数字图像注意，数字图像是由有限数量的元素组成的， 每个元素都有一个特殊的位置和数值这些元素称为画素或像素2.3 数字图像处理的任务及目的数字图像处理的任务及目的数字图像处理的任务是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像，进行增强、编码、恢复和压缩等处理， 将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像有时称静止的图像为图片（picture） 、活动的图像为视频 (video)我们可将图像处理的主要任务分成以下几类： （1）图像获取与数字化将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像信号，再 由模拟/数字转换器（ADC）得到原始的数字图像信号图像的获取也称图像的采集（acquisition） 图像的 采集十分重要原始的图像质量高会大大减轻后期处理的负担虽然图像处理硬件和软件可以在一定程度上 弥补采集过程中存在的缺陷，但保证高信噪比、高保真度的原始图像仍然是首先必须重视的问题 （2）图像增强图像增强（image enhancement）的作用在于对视觉不满意的图像进行改善，突出图像中所 感兴趣的部分。

如强化图像高频分量，可使图像中物体轮廓清晰，细节明显，而强化低频分量可减少图像中 噪声影响，即对高频噪声起平滑作用可见，尽管人们并不一定知道图像降质或退化的原因，但通过使用图 像增强技术得到的新图像的质量在主观视觉上更为良好通过图像增强，我们可以改变原来图像全部或局部 的亮度、对比度、色彩分布等参数，使增强后的图像更加赏心悦目对于图像分析和图像理解来说，图像增 强往往作为这些过程的前期处理（预处理） ，使分析效果更好或更容易理解 （3）图像复原图像复原（image restoration）也称图像恢复如果对图像退化的原因或过程（如某种噪声 的影响、运动造成的模糊、光学系统的几何失真等）有一定的了解，通过理论推导或实验数据甚至可以建立 退化的数学模型（“降质模型” ） ，那么可以采用某种滤波方法在一定程度上从降质的图像恢复原始图像在 图像恢复中，建立图像的退化模型是关键理论上，降质的模型一般是非线性、时变和空间变化的，但这种 模型即使使用计算机也很难处理所以，在一定的精度下，用线性、时不变和空间不变化的降质模型代替上 述模型具有实际意义图像恢复与图像增强都是为了提高图像的质量，它们之间的区别在于前者需要考虑图 像降质的原因，而后者并不需要这样做。

2.4 一些基本知识一些基本知识图像处理的内容相当丰富，涉及的相关知识和领域也非常宽广本文主要从应用的角度介绍一些与图像和数 字图像处理密切相关的基本概念，为后续各章内容的论述做准备 （1）图像的数字化 图像给我们的第一直观感觉就是一些五颜六色的点，在计算机语言中，这些点被称为 像素正是这些像素汇集在一起就构成了一副副美丽的图片那么如何把这种直观的认识和我们的计算机程 序结合起来呢？如何在计算机中表示这些五颜六色的点？理解了这两个问题对我们后面的图像处理有很多的 帮助图像可以是矩阵，在计算机程序语言中，最好的表示方法就是数组，二维数组，把图像每个像素点保 存在数组的一个元素中这一过程也称为数字图像采样：二维坐标空间表示的图像数字化的主要设备各种扫 描仪也是数字化仪器 （2）灰度化 将彩色图像转化为灰度图像的过程称为图像的灰度化处理彩色图像中的每个像素的颜色由 R、G、B 三个分量决定，而每个分量有 256 个值可取，这样一个像素点可以有 1600 多万个颜色的变化范围 而灰度图像是 R、G、B 三个分量相同的一种特殊的彩色图像，其一个像素点的变化范围为 256 种，所以在 数字图像处理中一般先将各种格式的图像转变成灰度图像以使后续的图像的计算量变得少一些。

灰度图像的 描述与彩色图像一样，仍然反映了整幅图像的整体和局部的色度和亮度等级的分布和特征图像的灰度化处 理可用两种方法来实现第一种方法是求出每个像素点的 R、G、B 三个分量的平均值，然后将这个平均值 赋予这个像素的三个分量；第二种方法是根据 YUV 的颜色空间中，Y 的分量的物理意义是点的亮度，由该 值反映亮度等级，根据 RGB 和 YUV 颜色空间的变化关系可建立亮度 Y 与 R、G、B 三个颜色分量的对应： Y＝0.3R＋0.59G＋0.11B，以这个亮度值表达图像的灰度值 （3）图像的增强 为了消除噪声，常采用滤波的方法，它可以分为空域滤波和频域滤波的低通滤波中值 滤波是一种典型的低通滤波器，它的目的是保护图像边缘的同时去除噪声所谓中值滤波，是指把以某点( , )x y为中心的小窗口内的所有像素的灰度按从大到小的顺序排列，将中间值作为( , )x y处的灰度值，若窗口有偶数个像素，则取两个中间值的平均设有一个序列12,,,nfffL，窗口的长度为m，对此序列进行中值滤波，就是从序列中抽出m个数，,,,,i vii vfffLL，其中if为窗口的中心值，(1)/2vm，再将这 m个点的数值按其大小排列，取其序号为正中间的那个数作为滤波输出。

对数字图像进行中值滤波，实质是对二维序列{}ijX的中值滤波，滤波窗口也是二维的，但这种二维窗口可以有各种不同的形状，如线性、方形。