ES2252251T3 - Segmentacion de una imagen digital de un objeto postal por la transformacion de hough. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de tratamiento de una imagen digital (IP) de un objeto postal con objeto de leer automáticamente una dirección postal (AP) en dicho objeto por aplicación de un algoritmo de reconocimiento automático de direcciones en dicha imagen, caracterizado porque consiste en dividir (20) la imagen en bloques de imagen de idéntico tamaño, en aplicar (30) en cada bloque de imagen un tratamiento a base de una transformación de Hough para identificar en el bloque de imagen considerado una dirección privilegiada de la distribución de los puntos de imagen en dicho bloque considerado, en reagrupar (40) bloques de imagen contiguos en la imagen y que tienen una dirección privilegiada común para definir (50) una zona de interés rectangular (ZI) en la que está inscrito el reagrupamiento de dichos bloques contiguos que tienen una dirección privilegiada común, de tal forma que esta zona de interés rectangular tiene un borde longitudinal paralelo a dicha dirección privilegiada común, y en aplicar elalgoritmo de reconocimiento automático de direcciones en dicha zona de interés de la imagen con objeto de leer automáticamente una dirección postal.

Description

Segmentación de una imagen digital de un objeto postal por la transformación de Hough.

El invento se refiere a un procedimiento de tratamiento de una imagen digital de un objeto postal con objeto de leer automáticamente una dirección postal en dicho objeto por aplicación de un algoritmo de reconocimiento automático de direcciones en dicha imagen.

Tal procedimiento está más particularmente destinado a la lectura automática de la dirección postal en paquetes postales en un proceso de clasificación automática de paquetes postales. La lectura automática de direcciones en objetos postales tipo carta se realiza tradicionalmente por un traslado de canto de cada carta para hacerla pasar delante de una cámara, de forma que se toma una imagen digital de la carta, que a continuación puede ser binarizada y filtrada. Generalmente, las líneas de los caracteres que constituyen una dirección postal que hay que leer automáticamente en una carta están dispuestas paralelamente al pie de la carta o perpendicularmente a éste, es decir paralelamente a un borde de la imagen, de forma que se puede aplicar un algoritmo de reconocimiento automático de direcciones directamente en una parte rectangular de la imagen digital decodificando los caracteres en la imagen siguiendo la dirección dada por un borde de la imagen.

Los objetos postales de tipo paquete son objetos generalmente voluminosos que se envían tumbados sobre una cinta transportadora. Con este tipo de envío y este tipo de objetos postales, no es posible leer automáticamente una dirección postal en una imagen digital de un paquete basándose en una dirección privilegiada de las líneas de dirección postal suministrada por una referencia predeterminada en la imagen.

El objeto del invento es proponer una solución al problema del tratamiento de imágenes digitales de paquetes postales con el fin de leer automáticamente una dirección postal en cada paquete.

Con este fin, el invento tiene por objeto un procedimiento de tratamiento de una imagen digital de un objeto postal con el fin de leer automáticamente una dirección postal en dicho objeto por aplicación de un algoritmo de reconocimiento automático de direcciones en dicha imagen, caracterizado porque consiste en dividir la imagen en bloques de imagen de tamaño idéntico, en aplicar en cada bloque de imagen un tratamiento a base de una transformación de Hough para identificar en el bloque de imagen considerado una dirección privilegiada de la distribución de los puntos de imagen en el bloque considerado, en reagrupar bloques de imagen contiguos en la imagen y que tienen una dirección privilegiada común, para definir una zona de interés rectangular en la que está inscrito el reagrupamiento de dichos bloques contiguos que tienen una dirección privilegiada común, de tal forma que esta zona rectangular de interés tenga un borde longitudinal paralelo a dicha dirección privilegiada común, y en aplicar el algoritmo de reconocimiento automático de direcciones en dicha zona de interés con el fin de leer automáticamente una dirección postal.

Con este procedimiento se obtiene una zona rectangular de interés, que se extiende en sentido longitudinal paralelamente a las líneas de caracteres de una dirección postal, de forma que es posible, siguiendo el borde longitudinal de esta zona de interés, aplicar un algoritmo de reconocimiento automático de direcciones en la parte de la imagen digital que corresponde a esta zona de interés, incluso si las líneas de las direcciones postales en la imagen digital no están orientadas siguiendo un borde de la imagen digital, como es el caso de un objeto postal de tipo carta.

Un ejemplo de aplicación del procedimiento según el invento se describe más detalladamente y se ilustra en los dibujos anejos.

La figura 1 es un organigrama simplificado que ilustra las etapas del procedimiento según el invento.

La figura 2 es una representación esquemática de una imagen digital de un paquete que tiene una dirección postal.

La figura 3 es una representación esquemática de la imagen de un paquete de la figura 2, pero partido en bloques de imagen que forman pequeñas imágenes.

La figura 4 es una representación esquemática de un grupo de pequeñas imágenes que contienen las informaciones de la dirección postal del paquete de la figura 2.

La figura 5 es una representación esquemática de la zona de interés de la imagen de la figura 2, que está formada a partir del grupo de pequeñas imágenes de la figura 4.

La figura 6 ilustra el principio de la transformación de Hough en una pequeña imagen.

La figura 1 ilustra de forma muy esquemática en forma de organigrama una parte de un proceso de clasificación de paquetes postales que incluye etapas de un tratamiento de imágenes digitals de los paquetes con objeto de leer automáticamente en cada paquete postal una dirección postal que servirá en el proceso de clasificación para dirigir automáticamente el paquete considerado hacia una salida de clasificación correspondiente.

En 10, un paquete enviado tumbado en una cinta transportadora pasa bajo una cámara que toma una imagen digital del paquete. Con referencia a la figura 2, en la que se ha representado esquemáticamente una imagen digital IP de un paquete que tiene una dirección postal AP, se puede observar que en esta imagen las líneas de la dirección postal AP no están inscritas según líneas paralelas al borde de la imagen. De una forma general, tal imagen digital ha sido objeto de operaciones tales como binarización, supresión de pixeles negros aislados, estando tales operaciones destinadas a reducir el tamaño del fichero informático correspondiente y a eliminar los datos parásitos e inútiles que figuran en la imagen inicial. Así, esta imagen, que inicialmente estaba definida por pixeles en matices de gris, será reducida a puntos negros o blancos, pudiendo estos puntos simbolizar, según el tipo de tratamiento, un pixel, un agrupamiento de pixeles, o incluso cualquier otra reducción de los pixeles de la imagen inicial. De esta forma, la imagen inicial podrá, por ejemplo, reducirse a una serie de coordenadas, definiendo cada par de coordenadas un punto negro de la imagen.

Según el procedimiento del invento, en la etapa 20, la imagen digital IP (binarizada y filtrada) se divide y parte en bloques de imagen idénticos denominados como consecuencia pequeñas imágenes. Con referencia a la figura 3, se ha representado la imagen de la figura 1 dividida en 72 pequeñas imágenes IT, teniendo cada pequeña imagen una forma cuadrada.

El objeto de esta etapa de dividir en partes es identificar en cada pequeña imagen, en 30, una dirección privilegiada de la distribución de los puntos de color negro en cada pequeña imagen. Más particularmente, la dirección privilegiada de una pequeña imagen corresponde a la dirección de una o varias líneas en las que están inscritos caracteres en la pequeña imagen, y esta dirección privilegiada será identificada por la aplicación de un algoritmo a cada pequeña imagen. Para que el resultado de la aplicación de este algoritmo sea pertinente, es importante que el tamaño de las pequeñas imágenes corresponda aproximadamente al tamaño de una palabra o al tamaño de varios caracteres. Concretamente, las pequeñas imágenes podrán, por ejemplo, ser cuadrados de 2 cm por 2 cm en el paquete. Más adelante se presentará y detallará un algoritmo de identificación en una pequeña imagen de una dirección privilegiada. Así, en el comienzo de la etapa 30 se conoce para cada pequeña imagen una dirección privilegiada, que generalmente corresponde a la dirección de líneas de caracteres de la pequeña imagen, o a una dirección perpendicular a estas
líneas.

En 40, se ejecutan uno o más grupos de pequeñas imágenes según el criterio de que las direcciones privilegiadas de las pequeñas imágenes de un grupo son sensiblemente paralelas o sensiblemente perpendiculares, y de que estas pequeñas imágenes son contiguas. En la figura 4 se ha representado el grupo de pequeñas imágenes GI que ha sido identificado con el procedimiento según el invento en la imagen IP. Como se puede ver, este grupo de pequeñas imágenes comprende la dirección AP, pero todavía no ha sido puesto en forma de rectángulo.

En 50, se ejecutan las zonas de interés asociadas a cada grupo de pequeñas imágenes salido de la etapa 40. Para cada grupo de pequeñas imágenes se va primeramente a calcular la dirección privilegiada más corriente o común entre las pequeñas imágenes de este grupo y a asociar esta dirección privilegiada al grupo de pequeñas imágenes, después a calcular el rectángulo de menor tamaño que comprende todas las pequeñas imágenes del grupo de pequeñas imágenes y que tiene un borde paralelo a la dirección privilegiada del grupo de pequeñas imágenes, para determinar la zona de interés correspondiente al grupo de pequeñas imágenes considerado. Con referencia a las figuras 4 y 5, se puede ver la zona de interés ZI que ha sido establecida a partir de la imagen IP y que comprende la dirección de destinatario inscrita según líneas paralelas al borde inferior del rectángulo formado por la zona de interés ZI. Más particularmente, la figura 5 es una representación de la zona de interés ZI, tal como ha sido extraída de la imagen digital IP, con el procedimiento según el invento al nivel de la etapa 50.

A continuación, la o las zonas de interés identificadas en 50 se examinarán en 60 por un algoritmo de reconocimiento automático de caracteres, según la dirección privilegiada asociada a cada zona de interés, para extraer del paquete la dirección postal buscada.

Un algoritmo de detección en una pequeña imagen de una dirección privilegiada, tal como el utilizado en 30 podrá comenzar por la aplicación en esta pequeña imagen de una transformación de Hough polar. La transformación de Hough, que se describe de forma detallada en la obra "B. YU & A.K. JAIN Robust and fast squew detection algorithm for generic documents, Pattern Recognition Vol 29 nº 10, page 1.609", permite establecer un cuadro polar, a partir de una pequeña imagen, dando este cuadro polar, para un cierto número de rectas de la pequeña imagen, el número de puntos negros contenidos en cada una de estas rectas. En tal cuadro polar, que tiene dos entradas (r,\theta), cada par (r,\theta) corresponde a una recta D(r,\theta), correspondiendo el valor del cuadro polar para un par (r,\theta) particular al número de puntos negros que contiene la recta D(r,\theta). En la figura 6 se ha representado una pequeña imagen IT, que es un cuadrado de lado C, en la que se puede ver que la recta D(r,\theta), que contiene el punto negro N(x,y), es la recta que pasa por el punto P(r,\theta), y que es perpendicular al vector OP(r,\theta), designando O el origen de una marca asociada a la pequeña imagen. Más particularmente, el vector OP(r,\theta) es un vector que tiene un módulo r, y un ángulo polar \theta. Para una imagen cuadrada, de lado C, provista de una marca centrada en el vértice inferior izquierdo de la imagen, el conjunto de las rectas que interceptan esta imagen cuadrada está incluido en el conjunto de las rectas D(r,\theta) que verifican -C<r\leqC\surd2 y 0º\leq\theta<180º.

Así, en una pequeña imagen de 2 cm por 2 cm, tal como la representada en la figura 6, para la cual se decida discretizar los datos por paso de 2 mm para los radios, y por paso de 10º para los ángulos, se podrá construir un cuadro polar que tenga 24 columnas, correspondiendo cada columna a un valor de radio, y 18 líneas, correspondiendo cada línea a un valor angular. Este cuadro, que se inicializará de forma que valga 0 para todos los pares (r,\theta), se rellenará a continuación de forma progresiva, a partir de cada punto negro N(x,y) de la pequeña imagen, con la relación r=x.cos(\theta)+y.sen(\theta) (*):

Para un punto negro N(x,y) se va a calcular el valor tomado por r para \theta=0º (con la relación (*)), se va a redondear este valor de r a 2 mm aproximadamente, conforme a la discretización elegida, para formar un par (r(0º),0º). Después se va a añadir 1 en la casilla de las coordenadas (r(0º),0º) del cuadro polar de la pequeña imagen. Esta operación deberá efectuarse a continuación para \theta=10º,20º,30º...170º.

Se deberá efectuar esta serie de operaciones para cada punto negro que comprende la pequeña imagen para constituir el cuadro polar de la pequeña imagen. El cuadro polar así obtenido da entonces para cada par (r,\theta) el número de puntos negros que comprende la recta D(r,\theta), siendo esta recta en este caso una banda de 2 mm de ancho, teniendo en cuenta la discretización elegida.

Para extraer de este cuadro polar la dirección privilegiada correspondiente de la pequeña imagen se va a calcular para cada ángulo \theta la suma s^{2}(\theta), que es la suma de los cuadrados de los términos de toda la línea del cuadro polar, y después se elige el ángulo para el cual s^{2}(\theta) es máximo.

El ángulo \alpha correspondiente a una dirección privilegiada de la pequeña imagen vale entonces \alpha=\theta+90º. En efecto, si por ejemplo tal pequeña imagen está constituida por dos puntos negros alineados según una recta orientada a 120º, se tiene s^{2}(30º)=2^{2}=4, y s^{2}(\theta)=1^{2}+1^{2}=2 para \theta\neq30º, y como consecuencia, la dirección privilegiada suministrada por la aplicación de este algoritmo a esta imagen será \alpha=120º.

Como se puede ver, un algoritmo basado en una transformación de Hough es muy eficiente para detectar una dirección privilegiada de la distribución de los puntos en una imagen, pero no suministra datos sobre la localización de los puntos de la imagen, lo que es insuficiente para identificar zonas de interés en la imagen de un paquete postal. Dividiendo la imagen en pequeña imagen según el procedimiento del invento, antes de aplicar tal algoritmo a cada pequeña imagen, se obtiene un análisis de la imagen que suministra suficiente información para constituir zonas de interés rápidamente explotables por un algoritmo de reconocimiento automático de direcciones.

Claims (1)

1. Un procedimiento de tratamiento de una imagen digital (IP) de un objeto postal con objeto de leer automáticamente una dirección postal (AP) en dicho objeto por aplicación de un algoritmo de reconocimiento automático de direcciones en dicha imagen, caracterizado porque consiste en dividir (20) la imagen en bloques de imagen de idéntico tamaño, en aplicar (30) en cada bloque de imagen un tratamiento a base de una transformación de Hough para identificar en el bloque de imagen considerado una dirección privilegiada de la distribución de los puntos de imagen en dicho bloque considerado, en reagrupar (40) bloques de imagen contiguos en la imagen y que tienen una dirección privilegiada común para definir (50) una zona de interés rectangular (ZI) en la que está inscrito el reagrupamiento de dichos bloques contiguos que tienen una dirección privilegiada común, de tal forma que esta zona de interés rectangular tiene un borde longitudinal paralelo a dicha dirección privilegiada común, y en aplicar el algoritmo de reconocimiento automático de direcciones en dicha zona de interés de la imagen con objeto de leer automáticamente una dirección postal.