CN104318231A - 一种选票图像快速定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选票图像快速定位的方法，包括设计选票格式并保存选票格式数据，扫描选票，对获得的扫描图像做预处理，在扫描图像的页底截图，该截图包含选票序号矩形码、选票页码矩形码、页码值信息，计算并利用截图的倾斜率对截图做倾斜校正，再将截图图像进行水平和垂直投影，确定选票序号矩形码左上顶点和选票页码矩形码右上顶点的位置，识别选票种类及其页码值，并结合选票格式数据将整个选票图像进行倾斜校正，将选票序号矩形码左上顶点的位置转化成它在整个选票图像的位置，计算并搜索选票图像中待识别或截图区域的准确位置。本发明大大提高了定位的速度和精确度，降低了对选票纸张质量、选票设计和制作的要求，提高了其应用灵活性。

Description

一种选票图像快速定位的方法

技术领域

本发明涉及图像定位技术，尤其涉及一种选票图像快速定位的系统和方法。

背景技术

传统的选举投票方式为选举人在纸质选票上填写“√”、“○”、“×”等符号，并由人工进行唱票和计票，这样的操作不仅费时，更重要的是容易出错，易受人为因素的干扰；基于OMR(Optical Mark Recognition，光学标记识别)技术的选举投票系统对选票纸张和印刷质量要求较高、对使用者填写要求太高和限制太多、使用不符合通常习惯等主要问题，大大限制了该系统的使用和推广；采用电子选举投票方式虽然计票速度快、准确性高，但由于缺乏票根无法公开验票，其可信度受到质疑，并且其安全性和可靠性问题一直未能很好地解决。因此，急切需要一种既保留传统投票方式的可信度、又要符合用户使用习惯、还要提高工作效率的选举投票系统。

随着OCR(Optical Character Recognition，光学字符识别)技术的快速发展，越来越多的人将其应用到选举投票系统。但是还存在一些问题，如：现有的表格识别算法只适用于简单的表格，表格版面结构理解算法效率不高。基于选票版面结构理解算法的投票系统虽然不用事先定义选票的版面结构，但在选票版面较复杂、表格域数量较多、表格线断裂较严重时，快速性也受到较大影响。总之，由于选票图像定位方法的限制，使得系统在投票箱硬件、选票纸张质量、选票版面复杂性、选票制作等方面的要求不尽相同，在一定程度上限制了系统的灵活性和使用范围。

发明内容

为了解决上述问题，满足更广泛的实际需求，本发明在充分考虑选票设计和图像处理技术的基础上，提供了一种选票图像快速定位的方法。该方法利用选票设计中记录的相关位置数据，将选票图像预处理后，找到一个确定的参考点，再提取选票设计中的位置数据，将它转化为相对于这个参考点的图像位置，利用该位置搜索表格线，从而确定要识别或要截图图像的准确位置，大大提高了定位的速度和精确度，降低了对选票纸张质量、选票设计和制作等的要求，提高了其应用灵活性。

本发明采用如下技术方案：

一种选票图像快速定位的方法，包括如下步骤：

S1：利用主机端设计选票格式并保存选票格式数据，所述选票格式数据包括：纸张大小、页边距、表格位置、表头栏高、表头列数、填写栏栏数、填写栏宽、候选人栏宽、表体行数、表体行高、表体中各行的列数；所述选票格式在选票页的底边固定位置设有对称的选票序号矩形码和选票页码矩形码，两个矩形码的边框线均为粗线条，每个矩形码由6个相同规格的小正方形组成；

S2：主机端将选票格式数据传送到票箱端；

S3：票箱端的高速扫描仪扫描待定位的选票，获得选票的扫描图像；

S4：票箱端对选票的扫描图像进行预处理；所述预处理包括图像转灰度图、二值化、去离散噪声；

S5：票箱端对选票图像进行选票页底截图，所述截图包含选票序号矩形码和选票页码矩形码，并计算截图的倾斜率，利用倾斜率对截图图像进行倾斜校正；

S6：对校正过的选票页底截图图像进行水平投影和垂直投影，确定选票序号矩形码左上顶点和选票页码矩形码右上顶点的位置；利用得到的两个顶点位置定位到各个小正方形，并判断各个小正方形中有无数字，利用矩形码的权值分配原则，确定选票种类和页码的序号；

S7：利用S6中得到的选票种类及其页码的序号，根据选票格式数据和倾斜率将整个选票图像进行倾斜校正；

S8：将选票序号矩形码左上顶点的位置转化为它在整个选票图像的位置，即确定参考点的位置；

S9：利用参考点在选票图像中的位置、选票种类和页码序号对应的选票格式数据，计算待识别或截图区域的大致位置，利用该位置搜索表格线从而确定待识别或者截图区域的准确位置。

优选地，所述步骤S1中选票序号矩形码和选票的页码矩形码下方居中的位置还设有页码值。

优选地，所述步骤S1中的选票序号矩形码用来标识选票的种类；选票页码矩形码用来标识选票的页码数，选票序号矩形码位于选票页码矩形码左边。

优选地，所述步骤S5中的倾斜率为截图图像中矩形码左右半边的平均高度与选票页格式数据中矩形码的实际高度的比值。

优选地，所述步骤S6中的水平投影通过从截图图像的第一行往下搜索，记录每一行的黑色像素点的个数，由于矩形码的使用的是粗线条，使得在水平投影中，一定有一个数大于设定的阈值，第一个这样的数对应的图像行数就是矩形码上边所在的垂直方向的位置；垂直投影通过对截图图像从左往右搜索，记录每一列的黑色像素点的个数，如果有一个数大于设定的阈值，这个数对应的图像列数就是选票序号矩形码第一个小正方形左边所在水平方向的位置；再从右往左搜索，第一个数大于该设定的阈值，该数对应的图像列数就是选票页码矩形码第6个小正方形右边所在水平方向的位置。

优选地，所述步骤S9中利用该位置搜索表格线从而确定待识别或者截图区域的准确位置，指的是在水平方向上，比较计算值向后搜索到最近直线的步数和向前搜索到最近直线的步数，从而确定表格列线在计算值的左边或者右边，同理，在垂直方向上，确定表格行线在计算值的上边或者下边。

优选地，所述步骤S9，在搜索前，先将该位置相应地移动一个像素；向前搜索时，就先向后移动一个像素；向后搜索时，就先向前移动一个像素；再搜索直线。

本发明的有益效果：

本发明利用选票中矩形码所在图像中的位置、选票设计数据中已知的位置数据以及表格的结构特点，在进行一些基本的图像预处理之后，通过先计算获得待定位区域的大致位置，再搜索表格线获得其准确位置，从而实现了表格图像识别的快速定位。这不仅有利于提高选票图像识别速度，而且选票版面可以更复杂，降低了对选票纸张质量、选票设计和制作等的要求，提高了其应用灵活性，适用范围可以更广。

附图说明

图1是本发明一种实施例的流程示意图；

图2是本发明一种实施例的选票序号矩形码和选票页码矩形码截图示意图；

图3是本发明一种实施例的待定位区域左上顶点位置的计算值与其准确值的关系示意图；

图4是本发明一种实施例的由计算值搜索表格线的示意图；

图5是计算值所在范围的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中的矩形码采用的是专利号为：CN1437157，专利名称为一种矩形码编码方法及基于该方法的矩形码中所述的矩形码。

如图1所示，本发明的一种实施例的一种选票图像快速定位的方法，包括如下步骤：

S1：利用主机端设计选票格式并保存选票格式数据，所述选票格式数据包括：纸张大小、页边距、表格位置、表头栏高、表头列数、填写栏栏数、填写栏宽、候选人栏宽、表体行数、表体行高、表体中各行的列数；所述选票格式在选票页的底边固定位置设有对称的选票序号矩形码和选票页码矩形码，两个矩形码的边框线均为粗线条，每个矩形码由6个相同规格的小正方形组成；

S2：主机端将选票格式数据传送到票箱端；

S3：票箱端的高速扫描仪扫描待定位的选票，获得选票的扫描图像；

S4：票箱端对选票的扫描图像进行预处理；所述预处理包括图像转灰度图、二值化、去离散噪声；

S5：票箱端对选票图像进行选票页底截图，所述截图包含选票序号矩形码和选票页码矩形码，并计算截图的倾斜率，利用倾斜率对截图图像进行倾斜校正；

S6：对校正过的选票页底截图图像进行水平投影和垂直投影，确定选票序号矩形码左上顶点和选票页码矩形码右上顶点的位置；利用得到的两个顶点位置定位到各个小正方形，并判断各个小正方形中有无数字，利用矩形码的权值分配原则，确定选票种类和页码的序号；

S7：利用S6中得到的选票种类及其页码的序号，根据选票格式数据和倾斜率将整个选票图像进行倾斜校正；

S8：将选票序号矩形码左上顶点的位置转化为它在整个选票图像的位置，即确定参考点的位置；

S9：利用参考点在选票图像中的位置、选票种类和页码序号对应的选票格式数据，计算待识别或截图区域的大致位置，利用该位置搜索表格线从而确定待识别或者截图区域的准确位置。

本实施例中步骤S1中矩形码的边框线采用的是粗线条，线宽为8，两个矩形码对称地分布在纸张底边的两边，左边选票序号矩形码的左上顶点距纸张左边15mm，距纸张底边10mm，右边的选票页码矩形码的右上顶点距纸张右边15mm，距纸张底边10mm，两个矩形码的中间有用于供用户查看的第几页的页码值(水平居中。单页时，不需要)。另外，选票的页边距至少为15mm。

本实施例中步骤S4中的图像转灰度图采用的是转成256色灰度图。

本实施例中步骤S5中的票箱端对选票图像进行选票页底截图，指的是将15mm转化为扫描图像的像素值(15*扫描图像分辨率/25.4)，截取高度为这个值、宽度为选票图像宽度的部分图像，在这个图像中就含有两个矩形码和页码值的信息(单页选票时，无页码值)，如图2所示，该扫描图像的倾斜率很小。对于这类倾斜率很小的图像，通过对它左右半边平均高度的统计，与选票页格式数据中矩形码的实际高度的相比，可以获得较准确的倾斜率。根据该斜率，实现截图图像校正。

本实施例中的S6将校正后的截图图像进行水平投影、垂直投影操作，确定选票序号矩形码左上顶点、选票页码矩形码右上顶点的位置。水平投影操作时，从图像的第一行往下搜索，记录每一行的黑色像素点的个数，由于矩形码采用的是粗线条，使得在水平投影中，一定有一个数大于设定的阈值，第一个这样的数对应的图像行数就是矩形码上边所在的垂直方向的位置。垂直投影操作时，从左往右搜索，记录每一列的黑色像素点的个数，如果有一个数大于设定的阈值，这个数对应的图像列数就是选票序号矩形码第一个小正方形左边所在水平方向的位置；再从右往左搜索，第一个数大于该设定的阈值，该数对应的图像列数就是选票页码矩形码第6个小正方形右边所在水平方向的位置。从而获得了选票序号左上顶点、选票页码矩形码右上顶点的位置。利用这两个顶点的位置，依次定位到各个小正方形，由于距离短，计算误差很小，这使得计算出来的位置数据是比较准确的。利用该位置，截取小正方形图像，判断该图像中有无数字，再利用矩形码的权值分配，就可以确定选票种类及其页码的序号了。

本实施例中步骤S7中利用截图获得的倾斜率，把当前整个选票新图像的点映射到源图像的点，就实现了整个选票图像的倾斜校正。

本实施例中步骤S8将选票序号矩形码左上顶点的位置转化为它在整个选票图像的位置。这个顶点称之为参考点。

本实施例中步骤S9利用参考点在选票图像中的位置，又知道了选票种类序号及其页码，就可以查找该选票在选票设计中已知的位置数据，将它们转化成相对这个参考点的位置数据，从而可以确定它们在图像中的位置数据。这些位置数据的计算，当然还可以利用表格已有的结构特点，有规律地计算出来，这样就获得了待定位区域的大致位置。

由于倾斜校正时计算误差等因素的影响，使得计算出来的图像位置相对其实际位置来说，存在少量误差。如果要确定待定位矩形区域左上顶点的准确位置，就存在以下8种情况，如图3所示。因此需要对图像进行进一步的提取准确位置，需要利用计算出来的待定位区域的大致位置来搜索表格线，从而确定待识别或者截图区域的准确位置，如图4所示，即在水平方向上，比较计算值向后搜索到最近直线的步数和向前搜索到最近直线的步数，从而确定表格列线在计算值的左边或者右边，同理，在垂直方向上，确定表格行线在计算值的上边或者下边。由于有一种情况是计算值正好落在了表格线上，会存在搜索直线错误，因此在搜索前，先将该位置相应地移动一个像素；向前搜索时，就先向后移动一个像素；向后搜索时，就先向前移动一个像素；再搜索直线。如图5所示，计算值C必须落在虚线矩形框范围内(虚线矩形框是由准确位置P四周四个矩形中心的连线构成)。这对于扫描仪分辨率为300DPI且格子边长不小于5mm的扫描图像来说，一般都会满足。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种选票图像快速定位的方法，其特征是包括如下步骤：

S1：利用主机端设计选票格式并保存选票格式数据，所述选票格式数据包括：纸张大小、页边距、表格位置、表头栏高、表头列数、填写栏栏数、填写栏宽、候选人栏宽、表体行数、表体行高、表体中各行的列数；所述选票格式在选票页的底边固定位置设有对称的选票序号矩形码和选票页码矩形码，两个矩形码的边框线均为粗线条，每个矩形码由6个相同规格的小正方形组成；

S2：主机端将选票格式数据传送到票箱端；

S3：票箱端的高速扫描仪扫描待定位的选票，获得选票的扫描图像Pic0；

S4：票箱端对选票的扫描图像Pic0进行预处理；所述预处理包括将扫描图像转化为24位彩色DIB图Pic1，再对Pic1进行图像转灰度图、二值化、去离散噪声；

S5：票箱端对选票图像进行选票页底截图，所述截图包含选票序号矩形码和选票页码矩形码，并计算截图的倾斜率，利用倾斜率对截图图像进行倾斜校正；

S6：对校正过的选票页底截图图像进行水平投影和垂直投影，确定选票序号矩形码左上顶点和选票页码矩形码右上顶点的位置；利用得到的两个顶点位置定位到各个小正方形，并判断各个小正方形中有无数字，利用矩形码的权值分配原则，确定选票种类和页码的序号；

S7：利用S6中得到的选票种类及其页码的序号，根据选票格式数据和倾斜率将整个选票图像进行倾斜校正；

S8：将选票序号矩形码左上顶点的位置转化为它在整个选票图像的位置，即确定参考点的位置；

S9：利用参考点在选票图像中的位置、选票种类和页码序号对应的选票格式数据，计算待识别或截图区域的大致位置，利用该位置搜索表格线从而确定待识别或者截图区域的准确位置。

2.根据权利要求1所述的一种选票图像快速定位的方法，其特征是：所述步骤S1中选票序号矩形码和选票的页码矩形码下方居中的位置还设有页码值。

3.根据权利要求1所述的一种选票图像快速定位的方法，其特征是：所述步骤S1中的选票序号矩形码用来标识选票的种类；选票页码矩形码用来标识选票的页码数，选票序号矩形码位于选票页码矩形码左边。

4.根据权利要求1所述的一种选票图像快速定位的方法，其特征是：所述步骤S5中的倾斜率为截图图像中矩形码左右半边的平均高度与选票页格式数据中矩形码的实际高度的比值。

5.根据权利要求1所述的一种选票图像快速定位的方法，其特征是：所述步骤S6中的水平投影通过从截图图像的第一行往下搜索，记录每一行的黑色像素点的个数，由于矩形码的使用的是粗线条，使得在水平投影中，一定有一个数大于设定的阈值，第一个这样的数对应的图像行数就是矩形码上边所在的垂直方向的位置；垂直投影通过对截图图像从左往右搜索，记录每一列的黑色像素点的个数，如果有一个数大于设定的阈值，这个数对应的图像列数就是选票序号矩形码第一个小正方形左边所在水平方向的位置；再从右往左搜索，第一个数大于该设定的阈值，该数对应的图像列数就是选票页码矩形码第6个小正方形右边所在水平方向的位置。

6.根据权利要求1所述的一种选票图像快速定位的方法，其特征是：所述步骤S9中利用该位置搜索表格线从而确定待识别或者截图区域的准确位置，指的是在水平方向上，比较计算值向后搜索到最近直线的步数和向前搜索到最近直线的步数，从而确定表格列线在计算值的左边或者右边，同理，在垂直方向上，确定表格行线在计算值的上边或者下边。

7.根据权利要求6所述的一种选票图像快速定位的方法，其特征是：所述步骤S9，在搜索前，先将该位置相应地移动一个像素；向前搜索时，就先向后移动一个像素；向后搜索时，就先向前移动一个像素；再搜索直线。