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一种敦煌遗书残片图像的自动缀合方法 

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申请/专利权人:河南大学

摘要:本发明公开了一种敦煌遗书残片图像的自动缀合方法,包括步骤:A:获取基准线;B:获取基准线的位置坐标点;C:获取网格单元的宽度;D:获取网格单元的宽度值恢复到真实物理尺寸的缩放比例;E:获取边缘线图像;F:获取边缘线骨架图像;G:获取边缘线骨架标注图像;H:得到二维数值型的时间序列化数据;I:将基准线的位置坐标点、网格单元的宽度和二维时间序列化数据转化为恢复到真实物理尺寸后的对应数据;J:对恢复到真实物理尺寸后的对应数据进行归一化处理;K:计算两幅敦煌遗书残片图像的时间序列匹配度;L:返回时间序列匹配度最高的图像作为缀合度较高的备选图像。本发明极大地提高了敦煌遗书残片图像缀合效率和准确性。

主权项:1.一种敦煌遗书残片图像的自动缀合方法,其特征在于,包括以下步骤:A:人工确定敦煌遗书残片图像上侧、下侧、左侧和右侧四个边缘处的基准线以及与左侧基准线紧邻的中部基准线,得到敦煌遗书残片基准参照图像;B:利用计算机定位步骤A得到的敦煌遗书残片基准参照图像中上侧基准线的位置坐标点U、下侧基准线的位置坐标点D、左侧基准线的位置坐标点L、右侧基准线的位置坐标点R以及中部基准线的位置坐标点M的位置;C:利用计算机计算敦煌遗书残片基准参照图像中网格单元的宽度;D:选择一幅已知真实物理尺寸的敦煌遗书残片图像并获取其网格单元的真实物理宽度,并按照步骤A至C得到该幅敦煌遗书残片图像对应的敦煌遗书残片基准参照图像的网格单元的宽度,计算得出敦煌遗书残片图像所对应的敦煌遗书残片基准参照图像的网格单元的宽度值恢复到真实物理尺寸的缩放比例γ;其中,γ=β2,β为敦煌遗书残片图像的网格单元的宽度值与敦煌遗书残片的网格单元的真实物理宽度值的倍数关系;E:对敦煌遗书残片图像进行边缘检测以提取敦煌遗书残片图像的边缘线,得到每幅敦煌遗书残片图像对应的边缘线图像;F:利用计算机获取每幅敦煌遗书残片图像所对应的边缘线图像中的边缘线骨架,得到每幅敦煌遗书残片图像所对应的边缘线骨架图像,边缘线骨架指边缘线中居中的像素点;G:人工确定每幅敦煌遗书残片图像的边缘线骨架图像中的左侧和右侧断边部分,得到每幅敦煌遗书残片图像对应的边缘线骨架标注图像;H:对步骤G中得到的边缘线骨架标注图像中边缘线骨架的左侧与右侧断边部分,分别通过时间序列化处理得到对应的二维数值型的时间序列化数据;I:利用步骤D中得到的缩放比例γ和倍数关系β,将步骤B中得到的基准线的位置坐标点L:lx,ly、M:mx,my、R:rx,ry、U:ux,uy和D:dx,dy,转化为恢复到真实物理尺寸后的基准线的位置坐标点L′:l′x,l′y、M′:m′x,m′y、R′:r′x,r′y、U′:u′x,u′y和D′:d′x,d′y;然后将步骤C中得到的网格单元的宽度Gw,转化为恢复到真实物理尺寸后的网格单元的宽度G′w;再将步骤H中得到的边缘线骨架左侧和右侧的断边部分所对应的二维时间序列化数据Tl和Tr,分别转化为恢复到真实物理尺寸后的边缘线骨架左侧和右侧的断边部分所对应的二维时间序列化数据T′l和T′r;T′l={V′l1,W′l1,V′l2,W′l2,V′l3,W′l3,…,V′li,W′li},T′r={V′r1,W′r1,V′r2,W′r2,V′r3,W′r3,…,V′ri,W′ri},i为正整数,V′li,W′li和V′ri,W′ri分别表示恢复到真实物理尺寸后的左侧和右侧断边部分第i个像素数据的像素位置;J:将步骤I中得到的二维时间序列化数据Tl′中的V′li和T′r中的V′ri,以及基准线的位置坐标点L′:l′x,l′y和R′:r′x,r′y分别进行归一化处理,对应得到归一化后的时间序列化边缘曲线数据Tl″和T″r以及归一化后的基准线相对位置坐标L″:l″x,l″y和R″:r″x,r″y,Tl″={V″l1,W″l1,V″l2,W′l2,V″l3,W″l3,…,V″li,W″li},T″r={V″r1,W″r1,V″r2,W″r2,V″r3,W″r3,…,V″ri,W″ri};K:对待缀合的两幅敦煌遗书残片图像,按照步骤J分别得到两幅敦煌遗书残片图像的边缘线骨架的断边部分经归一化处理后的时间序列化边缘曲线数据Ti″和T″r,然后计算两幅敦煌遗书残片图像的时间序列匹配度s,并将时间序列匹配度s放入集合S中;所述步骤K中:在计算两幅敦煌遗书残片图像的时间序列匹配度时,先判断敦煌遗书残片图像a和b的上部和或下部是否存在书卷边界:若敦煌遗书残片图像a的上部和或下部存在书卷边界,且敦煌遗书残片图像b的上部和或下部存在书卷边界,则将敦煌遗书残片图像a和b分别放入虚拟栅格图像中的左侧和右侧,使敦煌遗书残片图像a和b中存在的书卷横向网格线分别与虚拟栅格图像中对应的网格横线对齐,即敦煌遗书残片图像a中上部和下部的书卷横向网格线分别与虚拟栅格图像中上部和下部的网格横线对齐,敦煌遗书残片图像b中上部和下部的书卷横向网格线分别与虚拟栅格图像中上部和下部的网格横线对齐,敦煌遗书残片图像a和b中左侧及右侧的基准线分别与虚拟栅格图像中的网格竖线对齐;保持敦煌遗书残片图像a和b在虚拟栅格图像中固定不变,分别计算敦煌遗书残片图像a和b对应的经归一化处理后的时间序列化边缘曲线数据T″ra和T″lb在竖直方向上重合部分的子曲线T″ras和T″lbs之间的时间序列匹配度s、敦煌遗书残片图像a右侧断边部分与敦煌遗书残片图像a恢复到真实物理尺寸后的右侧基准线的最大距离da以及敦煌遗书残片图像b左侧断边部分与敦煌遗书残片图像b恢复到真实物理尺寸后的左侧基准线的最小距离db,结合步骤I得到的每幅敦煌遗书残片图像恢复到真实物理尺寸后的网格单元宽度G′w,若modda+db,G′w>N,则将时间序列匹配度s做运算s×n得到s′,然后将时间序列匹配度s′放入集合S中,否则直接将时间序列匹配度s放入集合S中;最后将集合S中的最大值作为敦煌遗书残片图像a和b之间的最大缀合度;若敦煌遗书残片图像a的上部和或下部存在书卷边界,敦煌遗书残片图像b不存在书卷边界,则将敦煌遗书残片图像a和b分别放入虚拟栅格图像中的左侧和右侧,使敦煌遗书残片图像a上部和或下部的书卷横向网格线分别与虚拟栅格图像中对应的网格横线对齐,敦煌遗书残片图像a和b中左侧及右侧的基准线分别与虚拟栅格图像中的网格竖线对齐;保持敦煌遗书残片图像a在虚拟栅格图像中固定不变,先后对敦煌遗书残片图像a和b的断边部分进行上对齐和下对齐;在上对齐和下对齐后,先将敦煌遗书残片图像b以M像素为步幅在虚拟栅格图像中沿竖直方向在设定的滑动范围内向上滑动,然后回到初始位置,最后沿竖直方向在设定的滑动范围内向下滑动;在敦煌遗书残片图像b的初始位置及每次滑动后,计算两幅敦煌遗书残片图像a和b对应的经归一化处理后的时间序列化边缘曲线数据T″ra和T″lb在竖直方向上重合部分的子曲线T″ras和T″lbs之间的时间序列匹配度s、敦煌遗书残片图像a右侧断边部分与敦煌遗书残片图像a恢复到真实物理尺寸后的右侧基准线的最大距离da以及敦煌遗书残片图像b左侧断边部分与敦煌遗书残片图像b恢复到真实物理尺寸后的左侧基准线的最小距离db,结合步骤I得到的每幅敦煌遗书残片图像恢复到真实物理尺寸后的网格单元宽度G′w,若modda+db,G′w>N,则将时间序列匹配度s做运算s×n得到s′,然后将时间序列匹配度s′放入集合S中,否则直接将时间序列匹配度s放入集合S中;最后将集合S中的最大值作为敦煌遗书残片图像a和b之间的最大缀合度;若敦煌遗书残片图像a不存在书卷边界,敦煌遗书残片图像b的上部和或下部存在书卷边界,则将敦煌遗书残片图像a和b分别放入虚拟栅格图像中的左侧和右侧,且使敦煌遗书残片图像b上部和下部的书卷横向网格线分别与虚拟栅格图像中对应的网格横线对齐,敦煌遗书残片图像a和b中左侧及右侧的基准线分别与虚拟栅格图像中的网格竖线对齐;保持敦煌遗书残片图像b在虚拟栅格图像中固定不变,先后对敦煌遗书残片图像a和b的断边部分进行上对齐和下对齐;在上对齐和下对齐后,先将敦煌遗书残片图像a以M像素为步幅在虚拟栅格图像中沿竖直方向在设定的滑动范围内向上滑动,然后回到初始位置,最后沿竖直方向在设定的滑动范围内向下滑动;在敦煌遗书残片图像a的初始位置及每次滑动后,计算两幅敦煌遗书残片图像a和b对应的经归一化处理后的时间序列化边缘曲线数据T″ra和T″lb在竖直方向上重合部分的子曲线T″ras和T″lbs之间的时间序列匹配度s、敦煌遗书残片图像a右侧断边部分与敦煌遗书残片图像a恢复到真实物理尺寸后的右侧基准线的最大距离da以及敦煌遗书残片图像b左侧断边部分与敦煌遗书残片图像b恢复到真实物理尺寸后的左侧基准线的最小距离db,结合步骤I得到的每幅敦煌遗书残片图像恢复到真实物理尺寸后的网格单元宽度G′w,若modda+db,G′w>N,则将时间序列匹配度s做运算s×n得到s′,然后将时间序列匹配度s′放入集合S中,否则直接将时间序列匹配度s放入集合S中;最后将集合S中的最大值作为敦煌遗书残片图像a和b之间的最大缀合度;若敦煌遗书残片图像a和b均不存在书卷边界,则将敦煌遗书残片图像a和b分别放入虚拟栅格图像中的左侧和右侧,敦煌遗书残片图像a和b中左侧及右侧的基准线分别与虚拟栅格图像中的网格竖线对齐;先后对敦煌遗书残片图像a和b的断边部分进行上对齐和下对齐;在上对齐和下对齐后,保持敦煌遗书残片图像a在虚拟栅格图像中固定不变,先将敦煌遗书残片图像b以M像素为步幅在虚拟栅格图像中沿竖直方向在设定的滑动范围内向上滑动,然后回到初始位置,最后沿竖直方向在设定的滑动范围内向下滑动;在敦煌遗书残片图像b的初始位置及每次滑动后,计算两幅敦煌遗书残片图像a和b对应的经归一化处理后的时间序列化边缘曲线数据T″ra和T″lb在竖直方向上重合部分的子曲线T″ras和T″lbs之间的时间序列匹配度s、敦煌遗书残片图像a右侧断边部分与敦煌遗书残片图像a恢复到真实物理尺寸后的右侧基准线的最大距离da以及敦煌遗书残片图像b左侧断边部分与敦煌遗书残片图像b恢复到真实物理尺寸后的左侧基准线的最小距离db,结合步骤I得到的每幅敦煌遗书残片图像恢复到真实物理尺寸后的网格单元宽度G′w,若modda+db,G′w>N,则将时间序列匹配度s做运算s×n得到s′,然后将时间序列匹配度s′放入集合S中,否则直接将时间序列匹配度s放入集合S中;最后将集合S中的最大值作为敦煌遗书残片图像a和b之间的最大缀合度;虚拟栅格图像为人工设计的空白图像,虚拟栅格图像的水平长度不小于拟判定是否能够缀合的两幅敦煌遗书残片图像a和b的水平长度之和,竖直高度不小于拟判定是否能够缀合的两幅敦煌遗书残片图像a和b的竖直高度的较大值,且虚拟栅格图像内部均匀设置有网格,网格宽度与敦煌遗书残片图像恢复到真实物理尺寸后的网格单元宽度相等,网格高度与完整文书图像恢复到真实物理尺寸后上部和下部的书卷横向网格线之间的距离相等,M=1,mod为求余函数,N为栅格宽度阈值,n为惩罚系数,滑动范围为敦煌遗书残片图像a和b的断边部分在上对齐和下对齐后,从对齐点的上端P像素至下端P像素;L:对敦煌遗书残片图像a,将其与待比较的文件夹中的每幅敦煌遗书残片图像均按照步骤K中的方法依次计算时间序列匹配度;最后按照时间序列匹配度数值从大到小排序,若时间序列匹配度相同则以滑动距离较小的优先,最后返回与敦煌遗书残片图像a时间序列匹配度最高的前H幅图像,作为与敦煌遗书残片图像a缀合度较高的备选图像。

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