基于人工神经网络的MATLAB手写数字识别系统

基于人工神经网络的MATLAB手写数字识别系统 一、函数MouseDraw实现手写识别系统GUI界面的建立和鼠标手写的实现。（使用时保存为MouseDraw.m)

function MouseDraw(action)

% MouseDraw 本例展示如何以Handle Graphics来设定滑鼠事件 % (MouseDraw Events)的反应指令(Callbacks) % 本程序在鼠标移动非常快时，不会造成画“断线” % global不能传矩阵

global InitialX InitialY FigHandle hb2 hb3 hb4 count hb5 hb6 hb7 count='E:\\im.jpg'; imSize = 50;

if nargin == 0, action = 'start'; end

switch(action)

%%开启图形视窗 case 'start', FigHandle = figure('WindowButtonDownFcn','MouseDraw down','DeleteFcn','save bpnet');

axis([1 imSize 1 imSize]); % 设定图轴范围% set(gca,'Position',[.25 .20 .7 .7]); axis off; grid off;

box on; % 将图轴加上图框 title('手写体输入窗');

try evalin('base','load bpnet') catch

evalin('base','bpgdtrain'); end

% % fprintf('start');

%%设定滑鼠按钮被按下时的反应指令为「MouseDraw down」

% set(gcf, 'WindowButtonDownFcn', 'MouseDraw down');

hb1 = uicontrol('Parent', FigHandle, 'Units', 'Normalized', ... 'Position', [.3 .01 .13 .07], 'String', '保存', ...

'Callback',['exa=rgb2gray(frame2im(getframe(gca)));','imwrite(exa,''E:\\im.jpg'')']);

hb2=uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','popupmenu','Position',[50 50 50 30],...

'String', {'26','24', '22', '20', '18', '16','14','12','10'}); hb3=uicontrol('Parent', FigHandle,'Style','text',...

'Position',[10 90 90 30],'String',[ 'CurrentX() ','CurrentY()']); hb4=uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','popupmenu','Position',[50 20 50 30],...

'String',{'Red','Blue','Black','Yellow','Green'});

uicontrol('Parent',FigHandle,'Position',[270 6 70 30],'String','训练','Callback',...

['exa=rgb2gray(frame2im(getframe(gca)));','sample=reshape(recgnition(exa),25,1);','clc;',...

't=inputdlg(''数字类别'',''样品训练'');','t=str2num(t{1,1})/10;',...

'bpnet.trainParam.lr=str2num(get(hb6,''String''));','bpnet.trainParam.goal=str2num(get(hb7,''String''));',...

'[bpnet]=train(bpnet,sample,t);','save bpnet']);

uicontrol('Parent',FigHandle,'Position',[360 6 70 30],'String','识别','Callback',...

['exa=rgb2gray(frame2im(getframe(gca)));','sample=reshape(recgnition(exa),25,1);',...

'record=round(sim(bpnet,sample)*10);','clc;','set(hb5,''String'',num2str(record),''fontSize'',48);']);

uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','text','Position',[10 60 30 20],'String','字号');

uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','text','Position',[10 30 30 20],'String','颜色');

hb5=uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','text','Position',[10 150 90 90]);

uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','text','Position',[5 260 50 20],'String','学习速率');

hb6=uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','Edit','Position',[60 260 30 20],'String','0.01');

uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','text','Position',[5 290 50 20],'String','训练精度');

hb7=uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','Edit','Position',[60 290 30 20],'String','0.005');

uicontrol('Parent',FigHandle,'Style','pushbutton','Position',[450 6 70 30],'String','清除','Callback','cla');

%将函数变量导入到工作空间；

assignin('base','hb5',hb5); assignin('base','hb6',hb6); assignin('base','hb7',hb7); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

dlmwrite('IXT.txt', -10, 'delimiter', '\\t', 'precision', 6); dlmwrite('IYT.txt', -10, 'delimiter', '\\t', 'precision', 6); %%滑鼠按钮被按下时的反应指令 case 'down',

if strcmp(get(FigHandle, 'SelectionType'), 'normal') %如果是左键 set(FigHandle,'pointer','hand'); CurPiont = get(gca, 'CurrentPoint'); InitialX = CurPiont(1,1); InitialY = CurPiont(1,2);

dlmwrite('IXT.txt', InitialX, '-append', 'delimiter', '\\t', 'precision', 6);

dlmwrite('IYT.txt', InitialY, '-append', 'delimiter', '\\t', 'precision', 6);

% 列印「MouseDraw down!」讯息

% % fprintf('MouseDraw down!\\n');

% 设定滑鼠移动时的反应指令为「MouseDraw move」

set(gcf, 'WindowButtonMotionFcn', 'MouseDraw move'); set(gcf, 'WindowButtonUpFcn', 'MouseDraw up');

elseif strcmp(get(FigHandle, 'SelectionType'), 'alt') % 如果是右键

set(FigHandle, 'Pointer', 'arrow');

set( FigHandle, 'WindowButtonMotionFcn', '') set(FigHandle, 'WindowButtonUpFcn', '') fprintf('MouseDraw right button down!\\n'); ImageX = importdata('IXT.txt'); ImageY = importdata('IYT.txt'); InputImage = ones(imSize); roundX = round(ImageX); roundY = round(ImageY); for k = 1:size(ImageX,1)

if 0

InputImage(roundX(k)-1:roundX(k)+2, roundY(k)-1:roundY(k)+2) = 0; end end

InputImage = imrotate(InputImage,90); % 图像旋转90

figure(2);

imshow(InputImage); end

%%滑鼠移动时的反应指令 case 'move',

CurPiont = get(gca, 'CurrentPoint'); X = CurPiont(1,1); Y = CurPiont(1,2);

set(hb3,'String',['CurrentX(',num2str(X),')','CurrentY(',num2str(Y),')']);

% 当鼠标移动较快时，不会出现离散点。 % 利用y=kx+b直线方程实现。 x_gap = 0.1; % 定义x方向增量 y_gap = 0.1;

% 定义y方向增量 if X > InitialX

step_x = x_gap; else

step_x = -x_gap; end

if Y > InitialY

step_y = y_gap; else

step_y = -y_gap; end

% 定义x,y的变化范围和步长

if abs(X-InitialX) < 0.01 % 线平行于y轴，即斜率不存在时 iy = InitialY:step_y:Y;

ix = X.*ones(1,size(iy,2)); else

ix = InitialX:step_x:X ;

% 定义x的变化范围和步长 % 当斜率存在，即k = (Y-InitialY)/(X-InitialX) ~= 0 iy = (Y-InitialY)/(X-InitialX).*(ix-InitialX)+InitialY; end

ImageX = [ix, X];

ImageY = cat(2, iy, Y);

popup_index1=26-(get(hb2,'Value')-1)*2; popup_index2=get(hb4,'Value'); switch(popup_index2) case 1

line(ImageX,ImageY, 'marker', '.', 'markerSize',popup_index1, ...

'LineStyle', '-', 'LineWidth', 4, 'Color', 'Red'); case 2

line(ImageX,ImageY, 'marker', '.', 'markerSize',popup_index1, ...

'LineStyle', '-', 'LineWidth', 4, 'Color', 'Blue'); case 3

line(ImageX,ImageY, 'marker', '.', 'markerSize',popup_index1, ... 'LineStyle', '-', 'LineWidth', 4, 'Color', 'Black'); case 4

line(ImageX,ImageY, 'marker', '.', 'markerSize',popup_index1, ...

'LineStyle', '-', 'LineWidth', 4, 'Color', 'Yellow');

case 5

line(ImageX,ImageY, 'marker', '.', 'markerSize',popup_index1, ... 'LineStyle', '-', 'LineWidth', 4, 'Color', 'Green'); end

dlmwrite('IXT.txt', ImageX, '-append', 'delimiter', '\\t', 'precision', 6);

dlmwrite('IYT.txt', ImageY, '-append', 'delimiter', '\\t', 'precision', 6);

InitialX = X; %记住当前点坐标 InitialY = Y; %记住当前点坐标

% 列印「MouseDraw is moving!」及滑鼠现在位置

% fprintf('MouseDraw is moving! Current location = (%g, %g)\\n', ...

% CurPiont(1,1), CurPiont(1,2)); % % fprintf('MouseDraw move!\\n');

% 设定滑鼠按钮被释放时的反应指令为「MouseDraw up」 set(gcf, 'WindowButtonUpFcn', 'MouseDraw up'); %%滑鼠按钮被释放时的反应指令 case 'up',

% 清除滑鼠移动时的反应指令

set(gcf, 'WindowButtonMotionFcn', ''); % 清除滑鼠按钮被释放时的反应指令

set(gcf, 'WindowButtonUpFcn', ''); % 列印「MouseDraw up!」

% % fprintf('MouseDraw up!\\n'); end

end

二、实现手写数字图像特征的提取：（存为recgnition.m）

function sample=recgnition(exa) [i,j]=find(exa~=204); imin=min(i); imax=max(i); jmin=min(j); jmax=max(j);

a=exa(imin:imax,jmin:jmax); M=imax-imin+1; N=jmax-jmin+1; for m=1:5 for n=1:5

exa_c{m,n}=a(1+(m-1)*M/5:m*M/5,1+(n-1)*N/5:n*N/5);

sample(1,(m-1)*5+n)=size(find(exa_c{m,n}~=204),1)/(M*N/25); %subplot(5,5,(m-1)*5+n),subimage(exa_c{m,n}); end end

三、建立bp神经网络。（可修改所建立bp神经网络参数，也可建立其他类型神经网络）。

x=ones(25,2); x(:,1)=0;

bpnet=newff(x,[50,1],{'logsig','logsig'},'traingd');

bpnet.trainParam.show=5;%显示训练迭代过程（每隔5次训练，显示一次训练进程） bpnet.trainParam.lr=0.01;%学习速率

bpnet.trainParam.epochs=2000;%最大训练次数

bpnet.trainParam.goal=0.005;%训练要求精度（0.005）

此段命令应存为bpgdtrain.m文件。 以上函数以及m文件须保存以后才可调用。

神经网络要经过一定数量的训练才能达到较高的识别精度。 使用时先运行MouseDraw函数，出现下图界面，

界面介绍：

保存：可将手写数字图像保存为im.jpg文件。

训练：用于有导师训练神经网络，用户使用鼠标写好数字，点击训练，弹出输入框框，输入相应正确数字。

识别：对界面上的手写数字进行识别，结果显示在左边白色方框。 清除：可清除界面上数字，重新书写。

字号、颜色选择下拉框可选择手写数字字号与颜色。

：控制训练精度和学习速率。具体参照bp神经网

络。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z0oa.html