基于MATLAB的手写公式识别

% function [d]=main()
close all
clc    % 清空命令窗口的所有输入和输出，类似于清屏
clear
%自动弹出提示框读入图像
[filename,filepath]=uigetfile(‘.jpg‘,‘输入一个需要识别的图像‘);% 直接自动读入%
file=strcat(filepath,filename); %strcat函数：连接字符串；把filepath的字符串与filename的连接，即路径/文件名
I1=imread(file);
figure(‘name‘,‘原图‘),imshow(I1);title(‘原图‘)

figure(‘name‘,‘灰度处理前‘),subplot(1,2,1),imshow(I1);title(‘灰度处理前的灰度图‘);
subplot(1,2,2),imhist(I1);title(‘灰度处理前的灰度图直方图‘);
%线性灰度变换
I1=imadjust(I1,[0.3,0.7],[]);
figure(‘name‘,‘灰度处理后‘),subplot(1,2,1),imshow(I1);title(‘灰度处理后的灰度图‘);
subplot(1,2,2),imhist(I1);title(‘灰度处理后的灰度图直方图‘);
%进行中值滤波???为什么要进行中值滤波？
I1=medfilt2(I1);
figure,imshow(I1);title(‘中值滤波‘);
%边缘检测：sobel,roberts,canny,prewitt等
I2=edge(I1,‘roberts‘,0.25,‘both‘); %边缘检测算法，强度小于阈值0.25的边缘被省略掉,‘both‘两个方向检测（缺省默认）
figure(‘name‘,‘边缘检测‘),imshow(I2);title(‘robert算子边缘检测‘) 
se=[1;1;1];%???
I3=imerode(I2,se);% 腐蚀Imerode(X,SE).其中X是待处理的图像，SE是结构元素对象
figure(‘name‘,‘腐蚀后图像‘),imshow(I3);title(‘腐蚀后的图像‘);

se=strel(‘rectangle‘,[20,20]);% 25X25的矩形 strel???
I4=imclose(I3,se);% 用25*25的矩形对图像进行闭运算(先膨胀后腐蚀)有平滑边界作用
figure(‘name‘,‘平滑处理‘),imshow(I4);title(‘平滑图像的轮廓‘);

I5=bwareaopen(I4,1000);% 从二进制图像中移除所有少于2000像素的连接对象，消失的是连续的白色像素数量少于2000的字符
figure(‘name‘,‘移除小对象‘),imshow(I5);title(‘从对象中移除小对象‘);

[y,x]=size(I5);% x是行数，y是列数
myI=double(I5);% 转成双精度型
tic   % 开始计时
Blue_y=zeros(y,1);% zeros(M,N) 表示的是M行*N列的全0矩阵
for i=1:y
    for j=1:x
         if(myI(i,j,1)==1) %% 判断蓝色像素
           Blue_y(i,1)= Blue_y(i,1)+1;% 蓝色像素点统计 
         end  
     end       
end
[temp,MaxY]=max(Blue_y);% Y方向区域确定 [temp MaxY]临时变量MaxY
PY1=MaxY;  % 以下为找Y方向最小值
while ((Blue_y(PY1,1)>=5)&&(PY1>1))
        PY1=PY1-1;
end    
PY2=MaxY; % 以下为找Y方向最大值 
while ((Blue_y(PY2,1)>=5)&&(PY2<y))
        PY2=PY2+1;
end
% IY=I(PY1:PY2,:,:);
%%%%%%%%%%%%%%%%% X方向 %%%%%%%%%
Blue_x=zeros(1,x);% 进一步确定x方向的区域
for j=1:x
     for i=PY1:PY2  % 只需扫描的行
         if(myI(i,j,1)==1) 
            Blue_x(1,j)= Blue_x(1,j)+1;             
         end 
     end   
end

PX1=1;% 以下为找X方向最小值
while ((Blue_x(1,PX1)<3)&&(PX1<x))
       PX1=PX1+1;
end    
PX2=x;% 以下为找X方向最大值
while ((Blue_x(1,PX2)<3)&&(PX2>PX1))
        PX2=PX2-1;
end
PY1=PY1-2;% 对区域的校正
PX1=PX1-2;
PX2=PX2+3;
PY2=PY2+10;

dw=I1(PY1:PY2-8,PX1:PX2,:);% 裁剪图像
toc %t=toc; % 停止计时
%figure(7),subplot(1,2,1),imshow(IY),title(‘行方向合理区域‘);
figure(‘name‘,‘定位剪切后的图像‘),%subplot(1,2,2),
imshow(dw),title(‘定位剪切后的图像‘)
imwrite(dw,‘dw.jpg‘);
% 直接自动读入%[filename,filepath]=uigetfile(‘dw.jpg‘,‘输入一个定位裁剪后的车牌图像‘);
%jpg=strcat(filepath,filename); % strcat函数：连接字符串；把filepath的字符串与filename的连接，即路径/文件名
b=imread(‘dw.jpg‘);
% b=rgb2gray(a);
imwrite(b,‘1.灰度图像.jpg‘);
figure(‘name‘,‘图片处理‘);subplot(3,2,1),imshow(b),title(‘1.灰度图像‘)
%g_max=double(max(max(b)));% 以下作阈值化（灰度图转二值图）
%g_min=double(min(min(b)));% max(a)求的每列的最大值，是一维数据；max(max(a)) 是求这一维数据的最大值。
%T=round(g_max-(g_max-g_min)/2); % T 为二值化的阈值  round：取整为最近的整数
%[m,n]=size(b);% m:b的行向量数 n:b的列向量数
%d=(double(b)>=T);  % d:二值图像
%imwrite(d,‘2.车牌二值图像.jpg‘);
%线性灰度变换
b=imadjust(b,[0.3,0.7],[]);
subplot(3,2,2),imshow(b);title(‘2.线性灰度处理后的灰度图‘);
%进行二值化处理
d=im2bw(b,0.4);%将灰度图像进行二值化处理
imwrite(d,‘2.二值图像.jpg‘);
subplot(3,2,3),imshow(d),title(‘3.二值图像‘);%显示二值化图像
%进行中值滤波
d=medfilt2(d);
imwrite(d,‘4.均值滤波后.jpg‘);
subplot(3,2,4),imshow(d);title(‘4.中值滤波后‘);
% 均值滤波
%h=fspecial(‘average‘,3);
%d=im2bw(round(filter2(h,d)));% 滤波后，im2bw()：将图像转成二值图像 (可以不用round函数 也是一样的)
%imwrite(d,‘4.均值滤波后.jpg‘);
%subplot(3,2,4),imshow(d),title(‘4.均值滤波后‘)
% 某些图像进行操作
% 膨胀或腐蚀 
% se=strel(‘square‘,3);  % 使用一个3X3的正方形结果元素对象对创建的图像进行膨胀
% ‘line‘/‘diamond‘/‘ball‘/‘square‘/‘dish‘... 线/菱形/球/正方形/圆
se=eye(2); % eye(n) 返回n乘n单位矩阵
[m,n]=size(d);

if bwarea(d)/m/n>=0.365 % 函数bwarea计算目标物的面积，单位是像素；
    d=imerode(d,se);% 腐蚀
elseif bwarea(d)/m/n<=0.235
    d=imdilate(d,se);% 膨胀
end
imopen(d,se);
%se=eye(7);
%imopen(d,se);
imwrite(d,‘5.膨胀或腐蚀处理后.jpg‘);
subplot(3,2,5),imshow(d),title(‘5.膨胀或腐蚀处理后‘)
% 寻找连续有文字的块，若长度大于某阈值，则认为该块有两个字符组成，需要分割
d=qiege(d);% 调用qiege()子程序
[m,n]=size(d);
figure,subplot(2,1,1),imshow(d),title(n)
%k1=1;k2=1;
j=1;
s=sum(d);%sum(x)就是竖向相加，求每列的和，结果是行向量;sum(x,2)表示矩阵x的横向相加，求每行的和，结果是列向量。sum(X(:))表示矩阵求和
while j~=n   %%%%% 什么原理？？？
    while s(j)==0  %% 无文字？？？为什么？？？
        j=j+1;
    end
    k1=j;
    while s(j)~=0 && j<=n-1
        j=j+1;
    end
    k2=j-1;
    %???
    if k2-k1>=round(n/6.5)
        [val,num]=min(sum(d(:,[k1+5:k2-5])));
        d(:,k1+num+5)=0;  % 分割
    end
%     figure;imshow(d);
end

% 再切割
%d=qiege(d);
% 切割出 7 个字符
y1=10;y2=0.25;flag=0;word1=[];
while flag==0  % flag为自定义，以便标记循环用
    [m,n]=size(d);
    %left=1;
    wide=0;
    while sum(d(:,wide+1))~=0 % 二值图像：黑色像素代表感兴趣的对象而白色像素代表背景。逻辑矩阵只包括0(显示为黑色)和1(显示为白色)
        wide=wide+1;% 
    end
    if wide<y1   % 认为是左侧干扰
        d(:,[1:wide])=0; % 将白色汉字前的白色弄成黑色
%       figure,imshow(d);
        d=qiege(d); % 处理干扰后再次调用切割子程序
    else
        temp=qiege(imcrop(d,[1 1 wide m]));% imcrop函数截取图像[xmin ymin width height]
        [m,n]=size(temp);
        all=sum(sum(temp));
        two_thirds=sum(sum(temp([round(m/3):2*round(m/3)],:)));
        if two_thirds/all>y2 
            flag=1;word1=temp;   %第一个字符
        end
        d(:,[1:wide])=0;d=qiege(d); 
    end
end
% 分割出第二个字符
[word2,d]=getword(d);
% 分割出第三个字符
[word3,d]=getword(d);
% 分割出第四个字符
[word4,d]=getword(d);
% 分割出第五个字符
[word5,d]=getword(d);
% 分割出第六个字符
[word6,d]=getword(d);

subplot(5,7,1),imshow(word1),title(‘1‘);
subplot(5,7,2),imshow(word2),title(‘2‘);
subplot(5,7,3),imshow(word3),title(‘3‘);
subplot(5,7,4),imshow(word4),title(‘4‘);
subplot(5,7,5),imshow(word5),title(‘5‘);
subplot(5,7,6),imshow(word6),title(‘6‘);

[m,n]=size(word1);
% % 商用系统程序中归一化大小为 40*40,此处演示
word1=imresize(word1,[40 40]);%imresize对图像做缩放处理，常用调用格式为：B=imresize(A,ntimes,method)；其中method可选nearest,bilinear（双线性）,bicubic,box,lanczors2,lanczors3等
word2=imresize(word2,[40 40]);
word3=imresize(word3,[40 40]);
word4=imresize(word4,[40 40]);
word5=imresize(word5,[40 40]);
word6=imresize(word6,[40 40]);

subplot(5,7,15),imshow(word1),title(‘new1‘);
subplot(5,7,16),imshow(word2),title(‘new2‘);
subplot(5,7,17),imshow(word3),title(‘new3‘);
subplot(5,7,18),imshow(word4),title(‘new4‘);
subplot(5,7,19),imshow(word5),title(‘new5‘);
subplot(5,7,20),imshow(word6),title(‘new6‘);

imwrite(word1,‘1.jpg‘); % 创建6个字符图像
imwrite(word2,‘2.jpg‘);
imwrite(word3,‘3.jpg‘);
imwrite(word4,‘4.jpg‘);
imwrite(word5,‘5.jpg‘);
imwrite(word6,‘6.jpg‘);

liccode=char(‘心脑血管药类‘);  %建立自动识别字符代码表；
% 心脑血管药类
% 编号：1-6

SubBw2=zeros(40,40); % 创建一个40行40列的0矩阵
l=1;
for I=1:6
     ii=int2str(I); % 将整型数据转换为字符串型数据
     t=imread([ii,‘.jpg‘]);% 依次读入6个字符
     SegBw2=imresize(t,[40 40],‘nearest‘); % 对读入的字符进行缩放
     
     kmin=1;
     kmax=6;        
      
        for k2=kmin:kmax
            fname=strcat(‘字符模板\‘,liccode(k2),‘.jpg‘); % strcat函数：连接字符串
            SamBw2 = imread(fname);
            for  i=1:40
                for j=1:20
                    SubBw2(i,j)=SegBw2(i,j)-SamBw2(i,j);
                end
            end
           % 以上相当于两幅图相减得到第三幅图 进行匹配
            Dmax=0; % 与模板不同的点个数
            for k1=1:40
                for l1=1:20
                    if  ( SubBw2(k1,l1) > 10 || SubBw2(k1,l1) < -10 ) % "|"/"||" 或操作 （>2 15）20以上无区别
                        Dmax=Dmax+1;
                    end
                end
            end
            Error(k2)=Dmax; % 记录下字符与模板k2不同的点个数
        end      
        MinError=min(Error); % 差别最小的
        findc=find(Error==MinError); % 找出差别最小的模板
        Code(l)=liccode(findc); % 此处用2*l-1且后面的2*l=‘ ‘,第隔一空格输出一个字符
%         Code(3)=‘ ‘;
%         Code(4)=‘ ‘;
        l=l+1;
%         if  l==3;
%             l=l+2;
%         end
end
figure(12),subplot(5,7,1:6),imshow(dw),title(‘第一步：汉字定位‘),
xlabel({‘第二步：汉字分割‘}); %‘‘,
subplot(6,7,15),imshow(word1);
subplot(6,7,16),imshow(word2);
subplot(6,7,17),imshow(word3);
subplot(6,7,18),imshow(word4);
subplot(6,7,19),imshow(word5);
subplot(6,7,20),imshow(word6);

subplot(6,7,22:42),imshow(‘dw.jpg‘);%
xlabel([‘第三步：识别结果为:‘, Code],‘Color‘,‘b‘);

function [word,result]=getword(d)
word=[];flag=0;y1=8;y2=0.5;
 while flag==0
     [m,n]=size(d);
     wide=0;
     while sum(d(:,wide+1))~=0&&wide<=n-2
         wide=wide+1;
     end
     temp=qiege(imcrop(d,[1 1 wide/2 m]));
     [m1,n1]=size(temp);
     if wide<y1&&n1/m1>y2
         d(:,[1:wide])=0;
         if sum(sum(d))~=0
             d=qiege(d);%切割出最小范围
         else word=[];flag=1;
         end
     else
         word=qiege(imcrop(d,[1 1 wide m]));
         d(:,[1:wide])=0;
         if sum(sum(d))~=0
             d=qiege(d);flag=1;
         else d=[];
         end
     end
 end
 result=d;

function e=qiege(d)
[m,n]=size(d);
top=1;bottom=m;left=1;right=n; %int
while sum(d(top,:))==0&&top<=m
    top=top+1;
end
while sum(d(bottom,:))==0&&bottom>1
    bottom=bottom-1;
end
while sum(d(:,left))==0&&left<n
    left=left+1;
end
while sum(d(:,right))==0&&right>=1
    right=right-1;
end
dd=right-left;
hh=bottom-top;
e=imcrop(d,[left top dd hh]); %返回图像的一个裁剪区域