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HCL2000手写汉字识别的理论与应用研究

作　者: 万欣欣
导　师: 张洪刚
学　校: 北京邮电大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 手写汉字识别 HCL2000 最优化度量模型人机对比实验验证码
分类号: TP391.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

手写汉字识别是一个典型的大类别分类问题,其难点在于汉字本身结构复杂且相似,手写条件下变形严重,对切分和判别都造成一定的困难。近几年,手写汉字识别技术的发展进入了一个低谷期。研究人员不断提出新方法或改进旧方法,尝试从不同的角度解决汉字识别的问题,但系统性能并没有明显的改善。在阅读相关文献的过程中,我们发现方法是否可行性能如何受很多条件的制约和影响。事实上,仅以平均误识率衡量方法的有效性是不合理的。本文的研究工作即以理论方法的度量和评价为线索展开,主要涉及到脱机手写汉字识别课题的三个方面,即方法的度量模型和评价标准以及技术应用。根据矩阵论中的定理,本文推导出基于相似度/相异度的最优化度量模型,在此基础上论述了三种降维技术LDA、LPP和MFA的分类性能。总体来说,非线性降维方法通过样本的相对位置关系描述数据,线性降维方法通过样本的绝对空间分布描述数据,前者的分类效果要远远好于后者。针对HCL2000手写汉字识别的人机对比实验,本文提出了衡量以字为单位的识别方法的有效性的评价标准。实验结果表明,人在工整书写的单个汉字上的平均误识率为1.78%,而MFA在相同测试条件下的最小误识率不超过2.32%。受美国卡内基梅隆大学开发的一款开源产品reCAPTCHA的启发,本文设计了HCL2000手写汉字验证码识别系统。通过对比人与OCR软件的测试结果,证明了手写汉字验证码的有效性和安全性。实验结果表明,OCR软件几乎无法辨识系统生成的验证码,尤其是经干扰处理的手写汉字图像。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-12
  1.1 本文的研究背景与意义  8-9
  1.2 本文的主要工作及成果  9-11
  1.3 本文的内容安排与结构  11-12
第二章脱机手写汉字识别的相关研究综述  12-20
  2.1 脱机手写汉字识别的理论研究  12-18
    2.1.1 脱机手写汉字识别的相关样本研究  12-15
    2.1.2 脱机手写汉字识别的相关方法研究  15-18
      2.1.2.1 脱机手写汉字识别的预处理方法  15-16
      2.1.2.2 脱机手写汉字识别的分类方法  16-18
      2.1.2.3 脱机手写汉字识别的后处理方法  18
  2.2 脱机手写汉字识别的应用研究  18-19
  2.3 本章小结  19-20
第三章 HCL2000手写汉字识别的理论研究  20-33
  3.1 HCL2000脱机手写汉字标准数据库  22-24
    3.1.1 HCL2000标准数据库格式  22-23
    3.1.2 HCL2000标准数据库统计  23-24
  3.2 降维技术的原理与最优化度量  24-32
    3.2.1 降维技术的原理  24-27
      3.2.1.1 LDA(Linear Discriminant Analysis)  24-25
      3.2.1.2 LPP(Locality Preserving Projections)  25-26
      3.2.1.3 MFA(Marginal FisherAnalysis)  26-27
    3.2.2 降维技术的最优化度量  27-32
      3.2.2.1 基于相似度/相异度的最优化度量模型  27-30
      3.2.2.2 降维技术的最优化度量模型表示  30-32
  3.3 本章小结  32-33
第四章 HCL2000手写汉字识别的统计与对比实验  33-39
  4.1 HCL2000手写汉字识别的统计实验  33-36
    4.1.1 统计实验方法  33-34
    4.1.2 统计实验结果及分析  34-36
  4.2 HCL2000手写汉字识别的对比实验  36-38
    4.2.1 对比实验方法  36-37
    4.2.2 对比实验结果及分析  37-38
    4.2.3 对比实验改进  38
      4.2.3.1 测试系统改进  38
      4.2.3.2 统计方法改进  38
  4.3 本章小结  38-39
第五章 HCL2000手写汉字识别的应用研究  39-47
  5.1 验证码技术介绍  39-42
    5.1.1 验证码技术的原理  40-41
    5.1.2 验证码技术的应用  41-42
    5.1.3 验证码技术的推广  42
  5.2 HCL2000手写汉字验证码  42-46
    5.2.1 HCL2000手写汉字验证码识别系统的设计  42-45
      5.2.1.1 系统流程设计  42-43
      5.2.1.2 系统结构设计  43-45
      5.2.1.3 系统界面设计  45
    5.2.2 HCL2000手写汉字验证码的对比实验  45-46
      5.2.2.1 对比实验方法  45
      5.2.2.2 对比实验结果及分析  45-46
  5.3 本章小结  46-47
第六章结束语  47-50
  6.1 本文工作总结  47-48
  6.2 研究工作展望  48-50
参考文献  50-56
致谢  56-57
攻读学位期间发表或已录用的学术论文  57

HCL2000手写汉字识别的理论与应用研究

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