操作情境設計

本系統使用單純色系做為發票的取像背景環境，相較於黃君[21]所提出將發 票以垂直方向擺置進行取像，更符合使用者以手流暢的擺置發票的理想操作情境

，亦即，本文採用水平方向放置發票於桌面的取像法，較符合人體工學的自然與 方便的訴求。以下是操作時本研究的場景環境設計的詳細內容。

2.3.1 物距範圍

放置發票的單純色系桌面背景與鏡頭間的距離，我們稱為物距，如圖 2-2 所 示。物距有一定的範圍限制，如果距離太近，雖然發票及其內的數字碼都會變大

，但對應到實際標的物的被取像面積範圍大小會因此變得太小，放置發票動作可 容忍的範圍也因此會變小。使得使用者擺放發票的動作變得不流暢，容易超出範

圍；且攝影機的陰影可能會投影在發票上，使得球面扭曲會變得更明顯。反之，

如果距離太遠，動作的彈性變大，球面扭曲影響也會變小。但個別數字的影像資 訊量因而太少，代表發票的像素點也因此太少，數字辨識將會變得較不準確，進 而影響對獎的準確度。

圖 2-2 物距示意圖

經實驗觀察發現在物距為 10.5cm 時，所擷取的發票影像如圖 2-3(b)所示。

此時，若取像解析度為 320 * 240，則對應到取像平面的實景總大小為 12cm x 8.5cm。本論文中，如果沒特別指定，即選用物距為 10.5cm 來擷取發票圖像。另 設訂容許的誤差範圍約為±2.5cm。圖 2-4 所示為原始取像圖片大小縮小到 80%後 列印出來的圖片，圖中顯示採用不同物距與其所對應的被擷取圖像平面的實景大 小關係。

圖 2-3 四種不同物距下所擷取的發票圖範例，每個圖下方顯示物距(所取像實景 面積範圍)值

2.3.2 背景樣式選定

發票影像擷取裝置需配合個人電腦運作，為了避免發票邊緣與背景融為一體

，選用背景底紙時，需注意顏色必需為可明顯與發票白色底紙區分出來的單純色 系色彩。再者為避免光線不穩定所造成的雜訊，背景不能有花紋且需不會反光，

以免過度干擾演算法因而造成錯誤。

人眼由暗處適應到亮處時都會有一段反應時間，如果亮度的反差越大，反應 的時間也會越久。Webcam 的自動白平衡沒有人眼的靈敏快速，即使是少許的光 線變化也會讓畫面產生不連貫的現象。因此考慮受限於硬體速度，作者建議不要 使用太深(黑色)、太淺或彩度太高 (紅色、綠色…)等等會嚴重影響白平衡的色彩

作為取像背景顏色，以免色彩補償產生色偏的同時，如圖 2-4 所示，還拖累了對 獎速度。本論文後續處理使用灰階圖片，所以色偏的現象不會對辨識結果產生影 響，只會影響取像速度而已。經多次測試後本研究選用接近一般牛皮紙的顏色當 做背景色。

圖 2-4 使用藍綠色作為背景，發票因此會偏橘色調。

鏡頭擷取發票的過程與結果必需透過顯示器操作，才能知道發票是否放在正 確的位置上。為了降低眼睛要看實體發票也要看顯示器的忙碌感，本論文設計使 用一個標誌(mark)置於牛皮紙色的背景中央，來標示視窗的中心點。mark 只是在 紙上畫上一個約定的記號，用以提醒使用者哪裡可以對應到視窗中心，也提醒他 們將數字碼的區域盡可能對應到 mark 或其附近的位置上。mark 顏色的選用需注 意不能太接近背景色，其代表符號為何則沒有特別限制，作者挑選”X”當作 mark 的符號，如圖 2-5 所示。

圖 2-5、後續實驗皆選用土黃色背景，”X”符號可更換為其他符號。

背景的設定操作是初始化時以手動操作滑鼠與鍵盤處理的，只要設定一次就 可以了，之後的取像畫面全部自動引用這張背景做為參考。所以，無論光源環境 為何，只要光線充足且不是光線變化劇烈的環境，都不會影響到演算法的運作。

2.3.3 發票放置方式

本研究所提出的演算法，可允許發票以 360 度的任意旋轉角度放置入背景 mark 附近的位置上。擷取發票影像圖採用由上往下拍照的方式，其優點包括：

一來發票是薄紙張，所使用的背景底紙與水平桌面可以當支撐，克服一部份發票 扭曲現象，並藉以產生固定的效果，免於拍攝出飄動模糊圖像的發生；二來水平 擺置發票再予取像較垂直擺置取像自然而順手，可提升使用者拿取發票的操作順 暢度。放置時需注意發票的數字碼需盡可能出現在視窗中心區域，讓發票可以覆 蓋掉 mark。但要注意發票的上緣需完整的保留在取像視窗內，否則自動偵測模 組會判定抓不到圖片。如圖 2-6 所示，攝影機、發票與背景底紙的擺置位置關係 為 ： 底 紙 在 下 ， 發 票 放 在 底 紙 上 ， 攝 影 機 離 底 紙 約 10.5cm 高 。

圖 2-6 系統操作時擺設位置關係圖