По идее это будет выглядеть так:

1) Берем много картинок.
2) Делаем preprocessing по всем (как описано выше).
3) Тренеруем NN (Neural-Network) с искаженнымми картинками (много шума, например, но все-таки чтобы можно было узнать).
4) Когда готово, рисуем, сканнируем, и hopefully должно работать :)