本发明属于自动打印系统，特别涉及结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统和方法。
背景技术：
1、自助打印机文档自动排版与打印系统为用户提供了一个高效、便捷、安全的现代化打印解决方案。它通过多终端接入、自动排版、云端处理、数据安全等技术手段，极大地改善了传统打印模式，满足了多样化的市场需求。
2、目前市面上自助打印机文档自动排版与打印系统主要由硬件、软件和网络三部分组成，其中硬件包括打印机、纸张借给系统和读卡器，软件是用于管理打印机的硬件资源，提供各种服务，网络则是方便用户进行远程打印管理，通过硬件、软件和网络的有机结合，实现了高效、便捷且安全的打印服务。
3、然而，上述打印系统在打印时通常是借助人工肉眼确认文档内容和格式，使得用户手动设置和调整时间耗时较长，从而影响文档的打印效率，同时增加了人工成本，因此我们需要提出结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统和方法来解决上述存在的问题，使其能够结合视觉识别的方式自动识别文档内容和格式，大大减少了用户手动设置和调整的时间，以提高文档的打印效率。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提供了结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，包括能够支持多种身份验证方法的用户身份验证模块、用于管理打印任务及处理数据的服务器与数据管理模块、能够自动识别上传文档内容和格式的视觉识别与排版模块、用于进行打印操作的打印执行模块以及用于数据流畅传输的接口互连模块；
2、用户身份验证模块通过安全的数据传输协议将验证信息发送到服务器，服务器接收到验证信息后进行验证处理，并将结果返回给用户模块，如果验证成功，用户能够进一步使用打印服务，当用户上传文档到服务器时，服务器数据管理模块会初步处理并存储这些文件，随后，服务器将文档发送到视觉识别与排版模块进行分析和排版处理，视觉识别与排版模块完成文档的识别和排版后，将处理后的文档以适合打印的格式传输到打印执行模块，打印执行模块收到文档后，控制打印机进行具体的打印操作。
3、进一步的，所述用户身份验证模块包括用户终端、应用系统服务器、实名认证服务器、人脸识别模组和结果返回单元,用户终端是用户在终端输入个人信息，并发起认证请求；应用系统服务器在接收用户终端提交的认证请求并将其转发至实名认证服务器；
4、实名认证服务器处理应用系统服务器提交的认证请求，并引导用户进行人脸识别的生物特征识别操；
5、人脸识别模组是通过摄像头设备采集用户的人脸图像，并与数据库中存储的图像进行比对，以验证用户身份。
6、进一步的，所述服务器与数据管理模块包括能够管理打印任务和控制整个打印过程的自助打印服务器以及用于存储文档模板的数据库管理器，所述自助打印服务器设置为windows server服务器或linux服务器，所述数据库管理器包括关系型数据库和非关系型数据库。
7、进一步的，所述视觉识别与排版模块在对上传的文档内容和格式自动识别的流程如下：
8、a1、先对上传的文档进行图像增强、去噪和二值化操作处理；
9、a2、使用卷积神经网络模型提取图像中的关键特征；
10、a3、通过mask r-cnn算法将文档图像分割成不同的区域，并识别出各个区域的类型，通过mask r-cnn算法将文档图像分割成不同的区域，并识别出各个区域的类型；
11、a4、利用光学字符识别技术将图像中的字符提取出来，并将其转换为可编辑的电子文档格式；
12、a5、分析文档的逻辑结构，确保转换后的电子文档保持原有的结构和格式。
13、进一步的，步骤a1中，在进行图像增强、去噪和二值化操作处理时，具体流程如下：
14、b1、通过调整图像的灰度分布，使其均匀分布在所有可能的灰度值上；
15、b2、通过对图像的每个像素值应用gamma函数校正，调整图像的亮度，改善视觉效果，gamma函数的取值范围在0.2-0.8之间：
16、b3、选取同一场景下不同光照下拍摄的图像a和图像b，其中a表示基色，b表示混合色，则光照分布为l=a/b，计算增强后的图像image，计算公式如下：
17、image=a/b；
18、b4、使用滤波公式减小对图像a和图像b的随机噪声，获得图像像素值，计算公式如下：
19、，其中，x是x轴像素位置，y是y轴像素位置，是标准差；
20、b5、在每个像素邻域内取中值median(i(x,y))来替代图像像素值，其中i(x，y)是像素邻域内的像素值集合；
21、b6、在保持边缘清晰的同时减少噪声，计算邻域像素的权重值w（i，j)，计算公式如下：
22、，其中，i和j是邻域像素的位置，x和y是当前像素的位置，和分别是空间和颜色差异的标准差；
23、b7、将w（i，j)进行计算优化，获得权重值w（x，y），优化公式如下：
24、），其中，是学习率，是损失函数关于权重的偏导数，m是样本数量；
25、b8、将图像像素分为前景和背景两类，选取前景与背景对比明显的图像进行二值化计算，二值化计算公式如下：
26、b（x，y）=，其中t是阈值。
27、进一步的，步骤a2中，所述卷积神经网络模型提取图像中关键特征的步骤如下：
28、c1、在卷积神经网络模型中以三维数据的形式输入图像；
29、c2、对输入图像进行局部特征提取，计算特征图的输出，计算公式如下：
30、，其中，是第k个特征的输出，是卷积核的数量，为权重值，是输入数据，为偏置项，是激活函数；
31、c3、将同一个卷积层使用多个不同卷积核来提取多种特征，使每个卷积核生成一个特征图，多个特征图能够共同表示更复杂的图像特征；
32、c4、应用激活函数引入非线性特性，使网络能够学习更复杂的特征；relu函数的表达式为max(0, x)；
33、c5、经过卷积和激活函数处理后的特征图，通过池化层进行下采样；
34、c6、通过多层堆叠卷积层和池化层，卷积神经网络模型能够逐渐提取更高层次和更抽象的特征；
35、c7、全连接层将提取的特征映射为最终的输出，全连接层通过矩阵乘法和偏置项实现，公式为：
36、y=wx+b，
37、其中，y是输出向量，w是权重矩阵，x是输入向量，b是偏置向量。
38、进一步的，所述打印执行模块包括用于从计算机或其他设备接收打印任务的输入接口、用于将输入的打印数据转换为可执行指令的处理器、用于打印操作的打印装置、控制纸张运行的纸张运动控制器以及用于网络通信的网络接口。
39、进一步的，所述打印执行模块包括用于从计算机或其他设备接收打印任务的输入接口、用于将输入的打印数据转换为可执行指令的处理器、用于打印操作的打印装置、控制纸张运行的纸张运动控制器以及用于网络通信的网络接口，通过输入接口从计算机或其他设备接收打印任务，打印任务的数据以文档或图像文件的形式传输到打印机的接口；接收到的数据先被暂存在打印机的缓存中，通过处理器将输入的打印数据转化为可执行的指令。
40、进一步的，所述接口互连模块包括数据传输与通信协议、物理层连接、网络拓扑结构以及流量控制和缓存一致性，网络拓扑结构设置为noc拓扑结构、点对点拓扑结构、总线拓扑结构和网络型拓扑结构中的其中一种或多种。
41、基于以上叙述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，本发明还提供了结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印方法，包括如下步骤：
42、s1、用户通过身份验证模块进行身份确认，系统对用户进行验证后，授权合法用户进入下一步操作；
43、s2、用户通过操作界面上传需要打印的文档，文档设置为图像格式、文本格式或混合格式；
44、s3、服务器数据管理模块接收并存储上传的文件，并进行初步的文件格式检查和优化处理；
45、s4、视觉识别与排版模块自动识别上传的文档内容和格式，利用机器学习和图像处理技术进行内容解析，并根据识别结果自动进行排版优化；
46、s5、服务器数据管理模块将处理后的文档加入打印队列，进行任务管理和调度，用户通过操作界面查看打印任务的状态；
47、s6、打印执行模块从服务器接收排版后的文档，并控制打印机进行具体的打印操作。
48、本发明的有益效果是：
49、1、本发明通过用户身份验证模块、服务器与数据管理模块、视觉识别与排版模块、打印执行模块和接口互连模块的配合，能够结合视觉识别的方式自动识别文档内容和格式，大大减少了用户手动设置和调整的时间，以提高文档的打印效率。
50、2、本发明通过视觉识别与排版模块的设置，能够通过视觉识别技术自动识别上传文档的内容和格式，无需用户手动设置，根据识别结果，系统自动进行排版优化，确保打印输出的文档布局合理、美观，这种自动化的识别和排版过程大大减少了用户在设置和调整上的时间，提升了整体打印效率。
51、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
1.结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：包括能够支持多种身份验证方法的用户身份验证模块、用于管理打印任务及处理数据的服务器与数据管理模块、能够自动识别上传文档内容和格式的视觉识别与排版模块、用于进行打印操作的打印执行模块以及用于数据流畅传输的接口互连模块；
2.根据权利要求1所述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：所述用户身份验证模块包括用户终端、应用系统服务器、实名认证服务器、人脸识别模组和结果返回单元,用户终端是用户在终端输入个人信息，并发起认证请求；应用系统服务器在接收用户终端提交的认证请求并将其转发至实名认证服务器；
3.根据权利要求2所述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：所述服务器与数据管理模块包括能够管理打印任务和控制整个打印过程的自助打印服务器以及用于存储文档模板的数据库管理器，所述自助打印服务器设置为windowsserver服务器或linux服务器，所述数据库管理器包括关系型数据库和非关系型数据库。
4.根据权利要求3所述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：所述视觉识别与排版模块在对上传的文档内容和格式自动识别的流程如下：
5.根据权利要求4所述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：步骤a1中，在进行图像增强、去噪和二值化操作处理时，具体流程如下：
6.根据权利要求5所述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：步骤a2中，所述卷积神经网络模型提取图像中关键特征的步骤如下：
7.根据权利要求6所述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：所述打印执行模块包括用于从计算机接收打印任务的输入接口、用于将输入的打印数据转换为可执行指令的处理器、用于打印操作的打印装置、控制纸张运行的纸张运动控制器以及用于网络通信的网络接口。
8.根据权利要求7所述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：所述打印执行模块包括用于从计算机接收打印任务的输入接口、用于将输入的打印数据转换为可执行指令的处理器、用于打印操作的打印装置、控制纸张运行的纸张运动控制器以及用于网络通信的网络接口，通过输入接口从计算机或其他设备接收打印任务，打印任务的数据以文档或图像文件的形式传输到打印机的接口；接收到的数据先被暂存在打印机的缓存中，通过处理器将输入的打印数据转化为可执行的指令。
9.根据权利要求8所述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：所述接口互连模块包括数据传输与通信协议、物理层连接、网络拓扑结构以及流量控制和缓存一致性，网络拓扑结构设置为noc拓扑结构、点对点拓扑结构、总线拓扑结构和网络型拓扑结构中的其中一种或多种。
10.结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印方法，基于权利要求1-9任意一项所述的结合视觉识别的自助打印机文档自动排版与打印系统，其特征在于：包括如下步骤：
