浅谈OCR之Tesseract

光学字符识别(OCR,Optical Character Recognition)是指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。OCR技术非常专业，一般多是印刷、打印行业的从业人员使用，可以快速的将纸质资料转换为电子资料。关于中文OCR，目前国内水平较高的有清华文通、汉王、尚书，其产品各有千秋，价格不菲。国外OCR发展较早，像一些大公司，如IBM、微软、HP等，即使没有推出单独的OCR产品，但是他们的研发团队早已掌握核心技术，将OCR功能植入了自身的软件系统。对于我们程序员来说，一般用不到那么高级的，主要在开发中能够集成基本的OCR功能就可以了。这两天我查找了很多免费OCR软件、类库，特地整理一下，今天首先来谈谈Tesseract，下一次将讨论下Onenote 2010中的OCR API实现。可以在这里查看OCR技术的发展简史。

测试代码下载

转载请注明出处：http://www.cnblogs.com/brooks-dotnet/archive/2010/10/05/1844203.html

1、Tesseract概述

Tesseract的OCR引擎最先由HP实验室于1985年开始研发，至1995年时已经成为OCR业内最准确的三款识别引擎之一。然而，HP不久便决定放弃OCR业务，Tesseract也从此尘封。

数年以后，HP意识到，与其将Tesseract束之高阁，不如贡献给开源软件业，让其重焕新生－－2005年，Tesseract由美国内华达州信息技术研究所获得，并求诸于Google对Tesseract进行改进、消除Bug、优化工作。

Tesseract目前已作为开源项目发布在Google Project，其项目主页在这里查看，其最新版本3.0已经支持中文OCR，并提供了一个命令行工具。本次我们来测试一下Tesseract 3.0，由于命令行对最终用户不太友好，我用WPF简单封装了一下，就可以方便的进行中文OCR了。

1.1、首先到Tesseract项目主页下载命令行工具、源代码、中文语言包：

1.2、命令行工具解压缩后如下（不含1.jpg、1.txt）：

1.3、为了进行中文OCR，将简体中文语言包复制到【tessdata】目录下：

1.4、在DOS下切换到Tesseract的命令行目录，查看一下tesseract.exe的命令格式：

Imagename为待OCR的图片，outputbase为OCR后的输出文件，默认是文本文件（.txt），lang为使用的语言包，configfile为配置文件。

1.5、下面来测试一下，准备一张jpg格式的图片，这里我是放到了和Tesseract同一个目录中：

输入：tesseract.exe 1.jpg 1 -l chi_sim，然后回车，几秒钟就OCR完成了：

这里注意命令的格式：imagename要加上扩展名.jpg，输出文件和语言包不需要加扩展名。

OCR结果：

可以看到结果不是很理想，中文识别还说的过去，但是英文、数字大都乱码。不过作为老牌的OCR引擎，能做到这种程度已经相当不错了，期待Google的后续升级吧，支持一下。

2、使用WPF封装Tesseract命令行

2.1、鉴于命令行书写容易出错，且对最终用户很不友好，我做了一个简单的WPF小程序，将Tesseract的命令行封装了一下：

左边选择图片、预览，右边选择输出目录，显示OCR结果，支持本地及网络图片的预览。

2.2、为了使得图片预览支持缩放、移动，原本打算使用微软的Zoom It API，可惜不支持WPF，于是使用了一个第三方的类：

using System;
using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Input;
using System.Windows.Media.Animation;
using System.Windows;
using System.Windows.Media;

namespace PanAndZoom
{
    public class PanAndZoomViewer : ContentControl
    {
        public double DefaultZoomFactor { get; set; }
        private FrameworkElement source;
        private Point ScreenStartPoint = new Point(0, 0);
        private TranslateTransform translateTransform;
        private ScaleTransform zoomTransform;
        private TransformGroup transformGroup;
        private Point startOffset;

public PanAndZoomViewer()
        {
            this.DefaultZoomFactor = 1.4;
        }

public override void OnApplyTemplate()
        {
            base.OnApplyTemplate();
            Setup(this);
        }

void Setup(FrameworkElement control)
        {
            this.source = VisualTreeHelper.GetChild(this, 0) as FrameworkElement;

this.translateTransform = new TranslateTransform();
            this.zoomTransform = new ScaleTransform();
            this.transformGroup = new TransformGroup();
            this.transformGroup.Children.Add(this.zoomTransform);
            this.transformGroup.Children.Add(this.translateTransform);
            this.source.RenderTransform = this.transformGroup;
            this.Focusable = true;
            this.KeyDown += new KeyEventHandler(source_KeyDown);
            this.MouseMove += new MouseEventHandler(control_MouseMove);
            this.MouseDown += new MouseButtonEventHandler(source_MouseDown);
            this.MouseUp += new MouseButtonEventHandler(source_MouseUp);
            this.MouseWheel += new MouseWheelEventHandler(source_MouseWheel);
        }

void source_KeyDown(object sender, KeyEventArgs e)
        {
            // hit escape to reset everything
            if (e.Key == Key.Escape) Reset();
        }

void source_MouseWheel(object sender, MouseWheelEventArgs e)
        {
            // zoom into the content.  Calculate the zoom factor based on the direction of the mouse wheel.
            double zoomFactor = this.DefaultZoomFactor;
            if (e.Delta <= 0) zoomFactor = 1.0 / this.DefaultZoomFactor;
            // DoZoom requires both the logical and physical location of the mouse pointer
            var physicalPoint = e.GetPosition(this);
            DoZoom(zoomFactor, this.transformGroup.Inverse.Transform(physicalPoint), physicalPoint);

}

void source_MouseUp(object sender, MouseButtonEventArgs e)
        {
            if (this.IsMouseCaptured)
            {
                // we‘re done.  reset the cursor and release the mouse pointer
                this.Cursor = Cursors.Arrow;
                this.ReleaseMouseCapture();
            }
        }

void source_MouseDown(object sender, MouseButtonEventArgs e)
        {
            // Save starting point, used later when determining how much to scroll.
            this.ScreenStartPoint = e.GetPosition(this);
            this.startOffset = new Point(this.translateTransform.X, this.translateTransform.Y);
            this.CaptureMouse();
            this.Cursor = Cursors.ScrollAll;
        }

void control_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
        {
            if (this.IsMouseCaptured)
            {
                // if the mouse is captured then move the content by changing the translate transform.  
                // use the Pan Animation to animate to the new location based on the delta between the 
                // starting point of the mouse and the current point.
                var physicalPoint = e.GetPosition(this);
                this.translateTransform.BeginAnimation(TranslateTransform.XProperty, CreatePanAnimation(physicalPoint.X - this.ScreenStartPoint.X + this.startOffset.X), HandoffBehavior.Compose);
                this.translateTransform.BeginAnimation(TranslateTransform.YProperty, CreatePanAnimation(physicalPoint.Y - this.ScreenStartPoint.Y + this.startOffset.Y), HandoffBehavior.Compose);
            }
        }

/// <summary>Helper to create the panning animation for x,y coordinates.</summary>
        /// <param name="toValue">New value of the coordinate.</param>
        /// <returns>Double animation</returns>
        private DoubleAnimation CreatePanAnimation(double toValue)
        {
            var da = new DoubleAnimation(toValue, new Duration(TimeSpan.FromMilliseconds(300)));
            da.AccelerationRatio = 0.1;
            da.DecelerationRatio = 0.9;
            da.FillBehavior = FillBehavior.HoldEnd;
            da.Freeze();
            return da;
        }

/// <summary>Helper to create the zoom double animation for scaling.</summary>
        /// <param name="toValue">Value to animate to.</param>
        /// <returns>Double animation.</returns>
        private DoubleAnimation CreateZoomAnimation(double toValue)
        {
            var da = new DoubleAnimation(toValue, new Duration(TimeSpan.FromMilliseconds(500)));
            da.AccelerationRatio = 0.1;
            da.DecelerationRatio = 0.9;
            da.FillBehavior = FillBehavior.HoldEnd;
            da.Freeze();
            return da;
        }

/// <summary>Zoom into or out of the content.</summary>
        /// <param name="deltaZoom">Factor to mutliply the zoom level by. </param>
        /// <param name="mousePosition">Logical mouse position relative to the original content.</param>
        /// <param name="physicalPosition">Actual mouse position on the screen (relative to the parent window)</param>
        public void DoZoom(double deltaZoom, Point mousePosition, Point physicalPosition)
        {
            double currentZoom = this.zoomTransform.ScaleX;
            currentZoom *= deltaZoom;
            this.translateTransform.BeginAnimation(TranslateTransform.XProperty, CreateZoomAnimation(-1 * (mousePosition.X * currentZoom - physicalPosition.X)));
            this.translateTransform.BeginAnimation(TranslateTransform.YProperty, CreateZoomAnimation(-1 * (mousePosition.Y * currentZoom - physicalPosition.Y)));
            this.zoomTransform.BeginAnimation(ScaleTransform.ScaleXProperty, CreateZoomAnimation(currentZoom));
            this.zoomTransform.BeginAnimation(ScaleTransform.ScaleYProperty, CreateZoomAnimation(currentZoom));
        }

/// <summary>Reset to default zoom level and centered content.</summary>
        public void Reset()
        {
            this.translateTransform.BeginAnimation(TranslateTransform.XProperty, CreateZoomAnimation(0));
            this.translateTransform.BeginAnimation(TranslateTransform.YProperty, CreateZoomAnimation(0));
            this.zoomTransform.BeginAnimation(ScaleTransform.ScaleXProperty, CreateZoomAnimation(1));
            this.zoomTransform.BeginAnimation(ScaleTransform.ScaleYProperty, CreateZoomAnimation(1));
        }
    }
}

2.3、除了使用鼠标。还可以使用滚动条调节图片预览效果：

<WrapPanel Grid.Row="2" Grid.Column="0">
                <Label Name="lab长度" Content="长度：" Margin="3" />
                <Slider Name="sl长度" MinWidth="50" Margin="3" VerticalAlignment="Center" Maximum="400" Value="{Binding ElementName=img图片, Path=Width, Mode=TwoWay}" />

<Label Name="lab宽度" Content="宽度：" Margin="3" />
                <Slider Name="sl宽度" MinWidth="50" Margin="3" VerticalAlignment="Center" Maximum="400" Value="{Binding ElementName=img图片, Path=Height, Mode=TwoWay}" />

<Label Name="lab透明度" Content="透明度：" Margin="3" />
                <Slider Name="sl透明度" MinWidth="50" Margin="3" VerticalAlignment="Center" Maximum="1" Value="{Binding ElementName=img图片, Path=Opacity, Mode=TwoWay}" />

<Label Name="lab拉伸方式" Content="拉伸方式：" Margin="3" />
                <ComboBox Name="txt拉伸方式" Margin="3" MinWidth="85">
                    <ComboBoxItem Content="Fill" />
                    <ComboBoxItem Content="None" IsSelected="True" />
                    <ComboBoxItem Content="Uniform" />
                    <ComboBoxItem Content="UniformToFill" />
                </ComboBox>
            </WrapPanel>

<local:PanAndZoomViewer Grid.Row="3" Grid.Column="0" Height="300" Margin="3">
                <Image Name="img图片" Stretch="{Binding ElementName=txt拉伸方式, Path=Text, Mode=TwoWay}" />
            </local:PanAndZoomViewer>

2.4、由于Tesseract命令行不支持直接OCR网络图片，故先下载：

private void fnStartDownload(string v_strImgPath, string v_strOutputDir, out string v_strTmpPath)
        {
            int n = v_strImgPath.LastIndexOf(‘/‘);
            string URLAddress = v_strImgPath.Substring(0, n);
            string fileName = v_strImgPath.Substring(n + 1, v_strImgPath.Length - n - 1);
            this.__OutputFileName = v_strOutputDir + "\\" + fileName.Substring(0, fileName.LastIndexOf("."));

if (!Directory.Exists(System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["tmpPath"]))
            {
                Directory.CreateDirectory(System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["tmpPath"]);
            }

string Dir = System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["tmpPath"];
            v_strTmpPath = Dir + "\\" + fileName;

WebRequest myre = WebRequest.Create(URLAddress);
            client.DownloadFile(v_strImgPath, v_strTmpPath);

//Stream str = client.OpenRead(v_strImgPath);
            //StreamReader reader = new StreamReader(str);
            //byte[] mbyte = new byte[Int32.Parse(System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["MaxDownloadImgLength"])];
            //int allmybyte = (int)mbyte.Length;
            //int startmbyte = 0;
            //while (allmybyte > 0)
            //{
            //    int m = str.Read(mbyte, startmbyte, allmybyte);
            //    if (m == 0)
            //    {
            //        break;
            //    }

//    startmbyte += m;
            //    allmybyte -= m;
            //}

//FileStream fstr = new FileStream(v_strTmpPath, FileMode.Create, FileAccess.Write);
            //fstr.Write(mbyte, 0, startmbyte);
            //str.Close();
            //fstr.Close();
        }

2.5、使用Process来调用Tesseract命令行：

private void fnOCR(string v_strTesseractPath, string v_strSourceImgPath, string v_strOutputPath, string v_strLangPath)
        {
            using (Process process = new System.Diagnostics.Process())
            {
                process.StartInfo.FileName = v_strTesseractPath;
                process.StartInfo.Arguments = v_strSourceImgPath + " " + v_strOutputPath + " -l " + v_strLangPath;
                process.StartInfo.UseShellExecute = false;
                process.StartInfo.CreateNoWindow = true;
                process.StartInfo.RedirectStandardOutput = true;
                process.Start();
                process.WaitForExit();
            }
        }

2.6、测试本地图片：

2.7、测试网络图片：

小结：

本次我们简单讨论了下Tesseract的用法，作为一款开源、免费的OCR引擎，能够支持中文十分难得。虽然其识别效果不是很理想，但是对于要求不高的中小型项目来说，已经足够用了。这里有一份免费OCR工具列表，感兴趣的朋友可以研究一下。下一次将测试一下Onenote 2010中OCR功能，以及如何调用其API，为项目所用。