Python+OpenCV竖版古籍文字分割

在做图片文字分割的时候，常用的方法有两种。一种是投影法，适用于排版工整，字间距行间距比较宽裕的图像；还有一种是用OpenCV的轮廓检测，适用于文字不规则排列的图像。

1. 思路

一开始想偷个懒，直接用OpenCV的模型，结果发现效果不佳。文字出现了过度分割的问题，部分文字甚至没有被识别：

于是只好使用传统方法，投影法。对文字图片作横向和纵向投影，即通过统计出每一行像素个数，和每一列像素个数，来分割文字。代码参考https://www.cnblogs.com/zxy-joy/p/10687152.html，但是对于古籍来说，需要做一些修改。比如，古籍文字书写在习惯是从上到下的，所以说在扫描的时候应该扫描列投影，在扫描行投影，搞定这次简单的操作顺序修改以后，分割结果如下：

很显然，虽然说没有出现过度分割的问题，但是由于字体有大有小，有的地方两个字被合起来识别成了一个字。那么很显然，只要把这些地方再进行一次列投影，把它们再度拆分成两个字，问题不就解决了么。添加代码：

# 再进行一次列扫描
DcropImg = cropImg[H_start[pos]:H_end[pos], 0:w]
d_h, d_w = DcropImg.shape
# cv2.imshow("dcrop", DcropImg)
sec_V = getVProjection(DcropImg)
c1, c2 = scan(sec_V, 0)
if len(c1) > len(c2):
  c2.append(d_w)

# cv2.waitKey(0)
if len(c1) == 1:
    Position.append([V_start[i],H_start[pos],V_end[i],H_end[pos]])
else:
    for x in range(len(c1)):
        Position.append([V_start[i]+c1[x], H_start[pos],V_start[i]+c2[x], H_end[pos]])

2. 优化

对单行文本做列扫描，很容易出现过度分割的问题。因为只有一行，会扫描到很多没有像素点的列，最终就会出现这种情况：

为了避免这种过度分割的情况，可以添加一个检测两个分割之间距离的代码，使距离较近的分割进行合并。

x = 1
while x < len(c1):
  if c1[x] - c2[x-1] < 12:
    c2.pop(x-1)
    c1.pop(x)
    x -= 1
    x += 1

3. 代码

再通过添加一些属性来限制一个字的最大长度宽度、两个字之间的最小间距，来避免过度分割，最终效果如下：

虽然仍然存在一些小瑕疵，但是总体效果还算不错。

详细代码如下：

import cv2
import numpy as np

HIOG = 50
VIOG = 3
Position = []

'''水平投影'''
def getHProjection(image):
    hProjection = np.zeros(image.shape,np.uint8)
    # 获取图像大小
    (h,w)=image.shape
    # 统计像素个数
    h_ = [0]*h
    for y in range(h):
        for x in range(w):
            if image[y,x] == 255:
                h_[y]+=1
    #绘制水平投影图像
    for y in range(h):
        for x in range(h_[y]):
            hProjection[y,x] = 255
    # cv2.imshow('hProjection2',cv2.resize(hProjection, None, fx=0.3, fy=0.5, interpolation=cv2.INTER_AREA))
    # cv2.waitKey(0)
    return h_

def getVProjection(image):
    vProjection = np.zeros(image.shape,np.uint8);
    (h,w) = image.shape
    w_ = [0]*w
    for x in range(w):
        for y in range(h):
            if image[y,x] == 255:
                w_[x]+=1
    for x in range(w):
        for y in range(h-w_[x],h):
            vProjection[y,x] = 255
    # cv2.imshow('vProjection',cv2.resize(vProjection, None, fx=1, fy=0.1, interpolation=cv2.INTER_AREA))
    # cv2.waitKey(0)
    return w_

def scan(vProjection, iog, pos = 0):
    start = 0
    V_start = []
    V_end = []

    for i in range(len(vProjection)):
        if vProjection[i] > iog and start == 0:
            V_start.append(i)
            start = 1
        if vProjection[i] <= iog and start == 1:
            if i - V_start[-1] < pos:
                continue
            V_end.append(i)
            start = 0
    return V_start, V_end

def checkSingle(image):
    h = getHProjection(image)
    start = 0
    end = 0

    for i in range(h):
        pass

if __name__ == "__main__":
    # 读入原始图像
    origineImage = cv2.imread('test_data/test2.jpg')
    # 图像灰度化
    #image = cv2.imread('test.jpg',0)
    image = cv2.cvtColor(origineImage,cv2.COLOR_BGR2GRAY)

    # cv2.imshow('gray',image)
    # 将图片二值化
    retval, img = cv2.threshold(image,127,255,cv2.THRESH_BINARY_INV)
    # kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (5, 5))
    # img = cv2.erode(img, kernel)
    # cv2.imshow('binary',cv2.resize(img, None, fx=0.3, fy=0.3, interpolation=cv2.INTER_AREA))
    #图像高与宽
    (h,w)=img.shape
    #垂直投影
    V = getVProjection(img)

    start = 0
    V_start = []
    V_end = []

    # 对垂直投影水平分割
    V_start, V_end = scan(V, HIOG)
    if len(V_start) > len(V_end):
        V_end.append(w-5)

    # 分割行，分割之后再进行列分割并保存分割位置
    for i in range(len(V_end)):
        #获取行图像
        if V_end[i] - V_start[i] < 30:
            continue

        cropImg = img[0:h, V_start[i]:V_end[i]]
        # cv2.imshow('cropImg',cropImg)
        # cv2.waitKey(0)
        #对行图像进行垂直投影
        H = getHProjection(cropImg)
        H_start, H_end = scan(H, VIOG, 40)

        if len(H_start) > len(H_end):
            H_end.append(h-5)

        for pos in range(len(H_start)):
            # 再进行一次列扫描
            DcropImg = cropImg[H_start[pos]:H_end[pos], 0:w]
            d_h, d_w = DcropImg.shape
            # cv2.imshow("dcrop", DcropImg)
            sec_V = getVProjection(DcropImg)
            c1, c2 = scan(sec_V, 0)
            if len(c1) > len(c2):
                c2.append(d_w)

            x = 1
            while x < len(c1):
                if c1[x] - c2[x-1] < 12:
                    c2.pop(x-1)
                    c1.pop(x)
                    x -= 1
                x += 1

            # cv2.waitKey(0)
            if len(c1) == 1:
                Position.append([V_start[i],H_start[pos],V_end[i],H_end[pos]])
            else:
                for x in range(len(c1)):
                    Position.append([V_start[i]+c1[x], H_start[pos],V_start[i]+c2[x], H_end[pos]])

    #根据确定的位置分割字符
    for m in range(len(Position)):
        cv2.rectangle(origineImage, (Position[m][0]-5,Position[m][1]-5), (Position[m][2]+5,Position[m][3]+5), (0 ,0 ,255), 2)
    cv2.imshow('image',cv2.resize(origineImage, None, fx=0.6, fy=0.6, interpolation=cv2.INTER_AREA))
    cv2.waitKey(0)

4. 总结

　　果然，在面对具体问题时，一个再优秀的普适模型往往都不如优化的比较好的传统方法。就像调参得当的网络，再具体问题上往往比一些十分优秀的网络模型效果还要好一样。

参考文献：https://www.cnblogs.com/zxy-joy/p/10687152.html