基于人工神经网络的字符识别
基于神经网络的手写体字识别技术
基于神经网络的手写体字识别技术在数字化时代，人工智能技术日益成熟发展，各种基于人工智能技术的应用越来越多，其中手写体字识别技术就是其中之一。
手写体字识别技术是指通过计算机对手写体字进行识别，并转换为机器可读的格式。
这项技术的发展，离不开神经网络的应用。
下面我们就来了解一下基于神经网络的手写体字识别技术。
一、手写体字识别技术的基本原理手写体字识别技术的基本原理就是将手写的字迹通过光电传感器或数码相机等设备转换成数字信号，再根据手写字的特征来识别出这些手写字。
手写字的特征包括笔画方向、长度、宽度、弯曲度等，这些特征是用数字化的方法表示出来的。
在对手写字进行识别时，计算机使用这些特征来推测手写字的形状和意义。
二、神经网络在手写体字识别技术中的应用随着神经网络技术的发展，神经网络逐渐应用于手写体字识别技术之中。
神经网络是一种机器学习的算法，能够自动学习输入数据中的规律和特征，进而对数据进行分类或预测。
在手写体字识别技术中，神经网络可以用来训练计算机自动识别各种手写字的特征。
神经网络的结构分为输入层、隐藏层和输出层。
在手写体字识别中，输入层用来接收手写字的数字化信息，即手写字象素点的灰度值；输出层则用来输出计算机对手写字识别的结果。
隐藏层是神经网络中最为复杂的部分，隐藏层通过神经元的连接和计算来逐步提取并转换手写字的信息，并更高效地将其符合人类可识别的特征输出给输出层。
三、神经网络在手写体字识别技术中的实现方式神经网络在手写体字识别技术中的实现方式有许多种，下面我们介绍其中的两种：卷积神经网络和循环神经网络。
1.卷积神经网络卷积神经网络( Convolutional Neural Network, CNN )是一种深度学习的神经网络，主要用于图像识别和处理。
在手写体字识别技术中，卷积神经网络通过滤波器和池化层来提取手写字的特征，然后对这些特征进行分类或预测。
卷积神经网络的输入层输出的特征图可以对应手写体字中的笔画方向和弯曲度等特征。
基于神经网络的手写汉字识别研究
基于神经网络的手写汉字识别研究手写汉字识别一直是计算机科学的研究重点之一。
现代计算机视觉和人工智能的快速发展，也促进了该领域的进一步发展。
因此，基于神经网络的手写汉字识别越来越被重视。
神经网络是一种动态系统，它模拟了人类的神经系统。
该系统由多层神经元组成，每层神经元经过研究和调整后，可以实现对输入信息的特定处理和判断能力，如分类、回归、聚类等。
基于神经网络的手写汉字识别算法，通常包括数据接收、预处理、特征提取和分类识别几个步骤。
数据接收与预处理首先，需要对手写汉字数据进行输入和接收，并进行预处理。
目前比较常用的输入手写数据方式有笔画输入法和码表输入法。
常见的预处理过程包括滤波、二值化和归一化等操作，以便于数据更加规范和处理。
特别是二值化操作，将图像转换为0和1的二值图像，是后续特征提取和分类识别的基础。
特征提取特征提取主要是将处理后的手写汉字图像，转换成具有较强区别性的特征向量。
目前比较常用的特征提取方法有方向梯度直方图（HOG）、局部二值模式（LBP）和分形特征等。
其中，HOG算法主要通过计算图像的方向梯度，来提取图像特征。
LBP算法则是利用局部图像区域的纹理信息，来描述图像的特征。
另外，分形特征则利用分形算法对汉字图像进行分析，得到具有区别性的特征向量。
分类识别分类识别是整个基于神经网络的手写汉字识别算法的核心和关键。
通过分类算法，能够将输入的手写汉字图像进行分类和判断，从而得到正确的识别结果。
目前比较常用的分类算法有支持向量机（SVM）、最近邻分类（KNN）和神经网络（NN）等。
其中，神经网络具有较好的分类效果和计算速度，并且具有较强的计算能力，因此被广泛应用于基于神经网络的手写汉字识别研究中。
基于神经网络的手写汉字识别应用基于神经网络的手写汉字识别应用已经广泛应用于电子商务、文本识别和图形识别等领域。
特别是在文字识别系统中，基于神经网络的手写汉字识别技术己经成为主流技术。
识别准确率也越来越提高，基本上能够达到人类视觉识别水平。
基于人工神经网络的手写字符识别技术研究
基于人工神经网络的手写字符识别技术研究手写字符识别技术是人工智能领域的一个重要研究方向。
在现实生活中，手写字符广泛应用于银行支票、个人签名、信函和表格等场景中。
然而，由于每个人的书写风格不同，手写字符的识别一直是一个具有挑战性的任务。
为了解决这个问题，研究人员一直在尝试使用人工神经网络（Artificial Neural Networks, ANN）来进行手写字符识别。
首先，人工神经网络是一种模仿人脑神经网络结构和功能的计算模型。
它由大量的神经元和神经元之间的连接组成，这些连接的权值可以被训练来进行信息处理和模式识别。
人工神经网络的优势在于能够自动学习，通过学习样本集中的模式和特征，准确地进行分类和识别。
基于人工神经网络的手写字符识别技术通常包括以下几个步骤。
首先，需要收集并准备手写字符的数据集。
数据集的质量和多样性对于训练一个有效的神经网络非常重要。
数据集可以包含多种不同的手写字符样本，包括不同字体、大小和笔画变化的字符。
此外，还需要为每个字符样本标注标签，以便进行训练和评估。
接下来，需要对数据集进行预处理。
预处理的目标是将手写字符的图像转换为神经网络可以理解和处理的数字表示。
常见的预处理步骤包括灰度化、二值化和图像大小归一化。
灰度化将彩色图像转换为灰度图像，简化了后续的处理过程。
二值化将灰度图像转换为黑白图像，将字符与背景分离。
图像大小归一化可以将所有字符样本调整为相同的大小，减少样本间的尺度差异。
然后，需要设计一个合适的神经网络结构。
神经网络的结构包括输入层、隐藏层和输出层。
输入层接受预处理后的手写字符图像作为输入，隐藏层用于处理图像的特征和模式，输出层用于对字符进行分类。
常用的神经网络模型包括多层感知机（Multi-Layer Perceptron, MLP）和卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）。
选择合适的神经网络模型和参数是手写字符识别技术中的关键一步。
基于BP神经网络的字符识别算法的实现设计
摘要人工神经网络是通过对人脑生物神经机理进行简化，抽象和模拟之后建立起来的一种计算模型，属于机器学习的重要研究领域。
本设计主要提出一种用神经网络来识别含有数字字符的方法。
神经网络采用带有动量项和自适应学习率的反向传播算法(BP)进行训练。
在识别之前要对图像进行一系列的预处理，主要包含灰度化、二值化、锐化、噪声去除、字符分割、字符归一化、字符骨架提取等。
经过预处理的图片适合后续的训练及识别。
预处理后对图片上的字符进行特征提取，特征提取的方法很多，这里选择效果较好的十三特征提取法来进行特征提取。
最后采用BP神经网络来对待检测的图片上的数字进行识别。
关键词：反向传播算法;BP网络;人工神经网络;图像处理;特征提取ABSTRACTArtificial neural network is a computational model which is established after the simplification of the biological neural mechanism of human brain and abstract and simulation. It belongs to the important research field of machine learning.In this design, a neural network is proposed to identify the method of containing digital character. The neural network is trained by the back propagation (BP) algorithm with momentum and adaptive learning rate. Before identification, there are a series of image pretreatment which are graying, binarization, sharpening, noise removal, character segmentation, character normalization and character skeleton extraction. Images which are pretreated will be more suitable for the later training and recognition. After pretreatment, feature extraction is performed. There are a lot of ways of feature extraction, the extraction method of thirteen features which has better evaluation was chosen here. Finally, it uses BP neural network to identify the numbers on the pictures which are to be tested.Keywords: BP algorithm; BP Neural Network; ANN; image processing；Feature Extraction.目录第一章绪论 (1)1.1字符识别的简介 (1)1.2文字识别方法及研究现状 (1)1.3课题研究内容 (2)第二章人工神经网络 (3)2.1人工神经网络算法 (3)2.2BP网络 (6)第三章图像的预处理 (12)3.1256色位图灰度化 (12)3.2灰度图像二值化 (12)3.3图像的梯度锐化 (13)3.4去除离散的杂点噪声 (14)3.5整体倾斜度调整 (15)3.6字符分割 (16)3.7标准归一化 (18)3.8紧缩的紧缩重排 (19)3.9特征提取 (20)第四章基于人工神经网络的数字识别 (21)4.1系统框架 (21)4.2基于神经网络的数字识别的基本过程 (22)4.3程序的运行 (25)第五章总结与展望 (28)5.1总结 (28)5.2后续工作及展望 (28)参考文献外文资料中文译文致谢第一章绪论1.1 字符识别的简介字符识别是指电子设备（例如扫描仪或数码相机）检查纸上打印的字符，然后用字符识别方法将形状翻译成计算机文字的过程；即，对文本资料进行扫描，然后对图像文件进行分析处理，获取文字及版面信息的过程。
基于神经网络的手写字符识别技术研究
基于神经网络的手写字符识别技术研究手写字符识别是一项具有广泛应用前景的技术，可以用于自动化办公、数字阅读、人机交互等多个领域。
神经网络作为一种强大的模式识别工具，被广泛应用于手写字符识别技术的研究与开发中。
本文将探讨基于神经网络的手写字符识别技术的研究进展、方法和应用。
一、神经网络在手写字符识别中的应用神经网络是一种模拟人类神经系统运作的计算模型，通过构建多层次的神经元，实现对数据进行自动学习和模式识别。
在手写字符识别中，神经网络通过学习大量的样本数据，能够建立对手写字符的模型，从而识别新的手写字符。
神经网络在手写字符识别中的应用可以分为两个阶段：训练阶段和测试阶段。
在训练阶段，神经网络通过输入大量手写字符样本数据，不断调整网络参数，优化网络结构，建立起对手写字符的模型。
在测试阶段，神经网络对新的手写字符进行输入，通过匹配和比对，输出对该手写字符的识别结果。
二、基于神经网络的手写字符识别技术的研究方法1. 数据集准备在研究手写字符识别技术时，需要准备大量的手写字符数据集。
数据集应该包含多种类型的手写字符，具有一定的干扰和变形，并且要保证数据集的多样性和合理性。
常用的数据集有MNIST、EMNIST等，这些数据集已经成为了手写字符识别技术研究的基准数据集。
2. 特征提取与预处理特征提取是神经网络手写字符识别的重要环节。
在输入手写字符之前，需要对图像进行预处理和特征提取。
常用的预处理方法包括二值化、降噪、灰度化等，以减少噪声和干扰。
特征提取可以采用传统的图像处理算法，如边缘检测、轮廓提取等，也可以利用卷积神经网络（CNN）等深度学习方法来自动提取图像特征。
3. 神经网络结构设计神经网络的结构设计是手写字符识别技术研究中的关键环节。
常用的神经网络结构有前馈神经网络（Feedforward Neural Network）、卷积神经网络（Convolutional Neural Network）和循环神经网络（Recurrent Neural Network）等。
基于深度神经网络的光学字符识别技术研究与应用
基于深度神经网络的光学字符识别技术研究与应用随着人工智能和机器学习技术的不断发展，光学字符识别技术（Optical Character Recognition，OCR）也越来越成熟，已广泛应用于各种领域。
在传统的OCR技术中，需要对文本进行图像分割、特征提取和分类等多个步骤，而这些步骤对算法的鲁棒性和准确性有很高的要求。
与传统的OCR技术相比，基于深度神经网络（Deep Neural Network，DNN）的OCR技术在准确性和适应性上都有了很大的提升，成为一个研究和应用热点。
1. DNN的基本原理DNN是一种深度学习模型，可以通过多层非线性变换来学习数据的高级特征表示。
DNN前馈神经网络中，每个神经元的输入是上一层的所有输出，每个神经元有一个关于权重的参数向量，通过梯度下降等方法求解参数，使得网络的输出尽可能接近目标值。
基于DNN的OCR技术主要有两个环节：文本检测和文本识别。
文本检测通常利用目标检测技术来检测图像中的文本框，然后提取文本框中的文本图像进行识别。
文本识别是指将文本图像转化为可供计算机处理的字符序列，常用的方法包括基于提取字符特征的方法、基于统计模型的方法和基于端到端神经网络的方法。
2. 基于DNN的OCR技术的优势DNN有很好的非线性拟合能力和适应性，可以有效提取高级特征，更好地解决传统OCR算法中存在的误差积累问题。
此外，基于DNN的OCR技术可以通过端到端训练来避免多个模块之间的误差累积，降低算法的复杂度和运行时间，提高了算法的实时性和鲁棒性。
3. DNN在OCR技术中的应用基于DNN的OCR技术已经广泛应用于各种领域。
其中，移动端的OCR应用是基于DNN成果最为典型的应用之一。
通过对移动设备环境、空间和计算资源的限制进行优化，基于DNN的OCR技术可以在移动端实现快速、准确的文本识别。
在金融行业，OCR技术得到了广泛的应用。
传统OCR技术需要手动输入银行卡号、身份证号等信息，容易出现误差，而基于DNN的OCR技术可以快速检测和识别卡片上的图像，提高了操作效率和安全性。
基于神经网络的智能手写字符识别技术研究
基于神经网络的智能手写字符识别技术研究智能手写字符识别技术是一种基于神经网络的技术，能够将手写的字符转化为可识别的数字或者字母。
这种技术在现代生活中具有广泛的应用，例如手写输入、签名识别、邮件自动分类等等。
神经网络是一种模拟人脑神经系统工作原理的计算模型，通过对大量的数据进行训练，使网络具有学习和预测的能力。
在智能手写字符识别技术中，神经网络起着关键作用。
首先，在智能手写字符识别技术中，需要建立一个合适的神经网络模型。
该模型应包含输入层、隐含层和输出层。
输入层接收手写字符的特征数据，比如笔画的形状、角度等等；隐含层通过学习输入数据中的规律，提取出更加抽象的特征；输出层则输出对应的字符结果。
其次，针对手写字符数据，需要进行数据的预处理和特征提取。
手写字符的数据往往是多维的，无法直接输入神经网络进行训练。
因此，需要对手写字符进行数字化处理，例如将字符图像转化为灰度图像，并进行二值化处理，将字符和背景分割开来。
接下来，可以进行特征提取，例如利用形态学方法提取笔画的形状特征，或者使用滤波器对图像进行卷积操作，提取出边缘特征等。
然后，利用标注好的手写字符数据，进行神经网络的训练。
训练过程中，输入预处理后的手写字符数据，计算出网络的输出结果，并与实际字符进行比对，计算出误差，并利用误差进行反向传播，调整神经网络的权重和偏置，使得网络在训练集上的准确率不断提高。
需要注意的是，训练集的大小和质量对于网络的性能有重要影响，因此需要收集足够数量和质量的手写字符数据。
训练完成后，就可以利用训练好的神经网络进行手写字符的识别了。
给定一个手写字符图像，经过预处理和特征提取后，输入到训练好的神经网络中，即可得到对应的字符结果。
由于神经网络具有一定的学习和泛化能力，即使面对一些未见过的字符样本，也能够识别出相应的字符。
然而，智能手写字符识别技术仍然面临一些挑战和难题。
如何处理不同人的手写风格差异、如何提高识别准确率以及如何加速识别速度等问题都值得进一步研究。
基于神经网络的手写字符识别算法研究
基于神经网络的手写字符识别算法研究随着科技的进步，手写字符识别技术在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
从人们输入电子邮件和短信，到智能手机上的手写输入功能，手写字符识别技术的应用越来越广泛。
其中，基于神经网络的手写字符识别算法被认为是最有效的方法之一。
本文将研究该算法，并探讨其原理、应用以及未来的发展趋势。
首先，我们来详细了解一下基于神经网络的手写字符识别算法的原理。
神经网络是一种模仿人类神经系统运作的计算模型。
它由多个神经元组成，这些神经元通过权重和激活函数来模拟信息的传递和处理。
手写字符识别算法利用神经网络的分布式并行处理能力，通过学习和训练，从输入的手写字符图像中提取特征，并将其与预先定义的字符进行匹配，从而实现字符识别的功能。
在神经网络的手写字符识别算法中，有几个关键的步骤。
首先是数据预处理。
由于手写字符图像的质量和风格各不相同，预处理步骤可以提高图像质量，减少噪声对识别结果的影响。
接下来是特征提取。
神经网络通过对图像中的边缘、角点等特征进行提取，从而将图像数字化并减少数据维度。
然后是神经网络的构建和训练。
根据预先定义的网络结构和误差函数，利用训练集对神经网络的权重进行调整和优化。
最后是字符识别。
将输入的手写字符图像输入神经网络进行前向传播，根据输出层的概率分布，选择最有可能的字符作为识别结果。
基于神经网络的手写字符识别算法在实际应用中具有广泛的应用前景。
首先，它可以应用于文字识别。
图像中的文字可以通过光学字符识别技术转化为电子文本，用于自动文档处理和数据分析。
其次，它可以用于数字签名验证。
通过从手写签名中提取特征并与预先存储的模板进行验证，可以增强身份认证的安全性。
另外，基于神经网络的手写字符识别算法还可以应用于金融领域，如支票识别和银行卡数字化等。
然而，尽管基于神经网络的手写字符识别算法在字符识别方面取得了重大突破，但仍存在一些挑战和待解决的问题。
首先是识别率的提高。
虽然目前的算法已经具有很高的准确性，但在一些复杂的场景下，如手写字迹较潦草或输入设备低劣等情况下，算法的识别率仍然有待改进。
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连接的权值：两个互连的神经元之间相互作用的强弱。
神经元的动作：
n
net wi xi
激活函数 f：
i1
y f (net)
y
y
y
1
1
1
0θ
net
（a）
阈值型
net 0
（b）
S型
0
net
（c）
分段线性型
输出值： y f n wi xi
i1
设 wn1 ，点积形式： y f (W T X )
3 神经网络有可能会陷入局部极小值，导致错分
式中，W [w1, , wn , wn1]T X [x1, , xn , 1]T
BP神经网络
网络拓扑结构：
1、BP神经网络具 有三层或三层以 上的多层神经网络
2、每一层都由若干个神经元组成 3、左右各层之间神经元实现全连接，同层神经元无 连接
BP网络的标准学习算法
学习的过程： ➢ 神经网络在外界输入样本的刺激下不断改变网 络的连接权值,以使网络的输出不断地接近期望 的输出。
SHU JU FEN XI YU WA JUE
Outline
1
研究背景
2
人工神经网络概况
3
手写字符识别
4
小结
1
研究背景
背景
1
2 3 4
背景
手写数字识别是光学字符识别技术（OCR）的一个分支, 研究如何利用计算机自动辨认手写在纸张上的数字。手写 体数字的随意性很大,字体大小、倾斜、笔画的粗细等都会 对识别结果造成影响。下面是一些样例：
训练BP网络分类器
例：手写数字识别研究中，构造了10个、输出 层使用purelin函数，其他层使用logsig函数的 BP神经网络。
17
图像采集
邮政编码的定位
19
邮政编码的定位
20
邮政编码图像的提取
21
灰度化
22
二值化
23
笔画粗细调整
24
图像标准化并识别
25
4
小结
小结
1
2 需要尽可能的添加手写数字到样品库
2 局部统计特征是将字符点阵图象分割成不同区域或网格，在各个小区域内分 别抽取统计特征，主要包括局部笔画方向特征、细胞特征、相补特征、方向线素 特征、Gabor特征、四角特征。
3 根据抽取特征的不同，可以选用不同的匹配方法，常用的统计匹配方法有模 板匹配、相关匹配、树分类器等。常用的距离度量有欧氏距离、城市块距离、马 氏距离等。
2 人工神经网络及BP网络
人工神经网络
1 2
人工神经元
人工神经元：生物神经元的简化模拟。
n维输入向量X
x1
w1
x2神经元的输出)
┇
┇
∑ f
y
xn
wn
作比较 的阈值
输出
y f n wi xi
i1
人工神经元模型
人工神经元间的互连：信息传递路径轴突-突触-树突的简化；
学习的本质： ➢ 对各连接权值的动态调整
学习规则： ➢ 权值调整规则，即在学习过程中网络中各神经 元的连接权变化所依据的一定的调整规则。
BP网络的标准学习算法-学习过程
正向传播：
➢ 输入样本－－－输入层－－－各隐层－－－输出层
判断是否转入反向传播阶段：
➢ 若输出层的实际输出与期望的输出（监督信号）不 符
误差反传
➢ 误差以某种形式在各层表示－－－－修正各层单元 的权值
网络输出的误差减少到可接受的程度 进行到预先设定的学习次数为止
3
手写字符识别
准备样本
例：美国邮政服务（USPS）数据库 15
抽取样本的特征
1 全局统计特征是将整个字符点阵作为研究对象，从整体上抽取特征。常用的是 全局变换特征：对字符图象进行各种变换，利用变换系数作为特征，常用的变换 有Fourier变换、Hadamard变换、DCT变换、Walsh变换、Rapid变换、K-L变换等。 另外还有：不变矩（Moment）特征、笔画穿透数目特征、全局笔画方向特征、背 景特征。