[發明專利]基于形態先驗特征的甲骨刻辭文字修復方法

有效

• 申請號: 202010775134.6
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112070684B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 宋傳鳴;閻曉宇;洪飏;王相海
• 申請（專利權）人: 遼寧師范大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/194;G06T7/90
• 代理公司: 大連非凡專利事務所 21220
• 代理人: 閃紅霞

1.一種基于形態先驗特征的甲骨刻辭文字修復方法，其特征在于按照如下步驟進行：

步驟1.輸入待修復的甲骨文圖像I，若與龜甲的盾紋、齒縫或甲骨外緣存在粘連的文字數量大于2，則令DenoiseOption←1，否則令DenoiseOption←0，所述DenoiseOption表示控制連通區域去噪強度的布爾型參數；

步驟2.將I的顏色空間從RGB轉換到HSV，并提取其Y分量I_V；

步驟3.利用迭代式全局閾值法分割I_V，得到甲骨文字的粗分割結果；

步驟3.1令I_V的最大灰度值和最小灰度值分別為Z_max和Z_min，并令初始分割閾值T₁＝(Z_max+Z_min)/2；

步驟3.2采用T₁作為全局閾值將圖像I_V分割為前景區域G₁和背景區域G₂，其中，G₁由I_V中灰度值大于T₁的像素組成，而G₂由I_V中灰度值不大于T₁的像素組成；

步驟3.3計算前景區域G₁中所有像素的平均灰度值μ₁，計算背景區域G₂中所有像素的平均灰度值μ₂，并令T₂＝(μ₁+μ₂)/2；

步驟3.4如果|T₂-T₁|T，所述T為預設的迭代閾值，則將T₂作為最優的全局分割閾值，轉入步驟3.5；否則，令T₁←T₂，轉入步驟3.2；

步驟3.5采用T₂作為全局閾值，對I_V進行二值化，得到甲骨文字的粗分割結果

步驟4.對進行基于連通區域的去噪處理；

步驟4.1若DenoiseOption＝1，則采用半徑為r₁的平坦圓盤型結構元素對進行形態學頂帽運算，從而消除中的大面積不均勻背景，得到圖像所述r₁為預設常數，轉入步驟5；

步驟4.2若DenoiseOption＝0，則對中的4-連通區域進行標記，并將其標簽為1的4-連通區域填充為背景，從而消除中的大面積盾紋和齒縫，得到圖像

步驟5.將圖像中面積小于T_NoiseArea的8-連通區域填充為背景，從而去除的小面積區域噪聲，所述T_NoiseArea為預設常數；

步驟6.統計中所有4-連通區域，令4-連通區域的數量為N_{4_Area}個，令4-連通區域的面積的數學期望為S_E，令i←1，再對各個4-連通區域進行基于形態先驗特征的填充處理，得到填充后的圖像

步驟6.1從圖像中取出第i個4-連通區域；

步驟6.2若第i個4-連通區域的連通面積大于T_{4_Area}，則將該4-連通區域判定為文字區域并轉入步驟6.7，否則轉入步驟6.3，所述T_{4_Area}為預設常數；

步驟6.3計算第i個4-連通區域的面積S_i和外接矩形，令該外接矩形的高度和寬度分別為H_i和W_i；

步驟6.4若S_i≥S_E，則將第i個4-連通區域判定為文字區域并轉入步驟6.7，否則轉入步驟6.5；

步驟6.5若H_i/W_iRatio或者W_i/H_iRatio，則將第i個4-連通區域判定為孤立的文字區域并轉入步驟6.7，否則轉入步驟6.6，所述Ratio為預設常數；

步驟6.6將第i個4-連通區域判定為噪聲區域并將其填充為背景；

步驟6.7令i←i+1，若iN_{4_Area}，則轉入步驟7，否則返回步驟6.1；

步驟7.采用直徑為r₂的方形結構元素對圖像進行形態學開運算，去除圖像中甲骨文字周圍的局部噪聲，得到圖像所述r₂為預設常數；

步驟8.提取圖像中的邊緣特征點，令所述P_edge表示邊緣像素的坐標集合；

步驟8.1利用Sobel算子對圖像進行邊緣檢測，從而提取圖像中的邊緣像素，并將邊緣像素的坐標保存到集合P_edge中；

步驟8.2對于圖像中的每個像素p，令其坐標為(px,py)，若(px,py)∈P_edge，則將像素p的值設置為1，否則將像素p的值設置為0，所述px表示像素p的橫坐標，py表示像素p的縱坐標；

步驟9.提取圖像中甲骨文字的拐點以及每個像素的方向轉角，將中所有像素的狀態設置為未被處理過；

步驟9.1按照光柵掃描順序，從圖像中取出一個未被處理過的像素，令其為q，并建立一個集合

步驟9.2若像素q的值等于0或者像素q處于圖像的第1行或第1列或最后1行或最后1列，則轉入步驟9，否則轉入步驟9.3；

步驟9.3若以像素q為中心的8-鄰域相鄰像素中，像素值為1的像素數量不足2個，則轉入步驟9.8，否則根據公式(1)所定義的模板中的序號，對像素q的8-鄰域相鄰像素進行編號；

步驟9.4在像素q的8-鄰域相鄰像素中，取出像素值等于1的像素的編號，將其加入集合U_edge且

步驟9.5在集合U_edge中，找出能滿足公式(2)的2個編號e₁和e₂；

所述e₁∈{1,2,3,4,5,6,7,8}，e₂∈{1,2,3,4,5,6,7,8}，且e₁≠e₂，表示以像素q為起點、以編號e₁所對應的像素為終點的向量，表示以像素q為起點、以編號e₂所對應的像素為終點的向量，分別表示和的模長，“·”表示向量的內積運算；

步驟9.6如果θθ_T，則將像素q判定為甲骨文字的拐點，所述θ_T為預設常數；

步驟9.7根據編號e₁和e₂，計算像素q的方向轉角θ_q；

步驟9.7.1當e₁＝1時，若e₂＝3，則令θ_q＝11，若e₂＝5，則令θ_q＝2，若e₂＝6，則令θ_q＝-12，若e₂＝7，則令θ_q＝-3，若e₂＝8，則令θ_q＝180，否則轉入步驟9.8；

步驟9.7.2當e₁＝2時，若e₂＝4，則令θ_q＝0，若e₂＝5，則令θ_q＝0，若e₂＝6，則令θ_q＝-3，若e₂＝7，則令θ_q＝180，若e₂＝8，則令θ_q＝3，否則轉入步驟9.8；

步驟9.7.3當e₁＝3時，若e₂＝1，則令θ_q＝11，若e₂＝4，則令θ_q＝2，若e₂＝6，則令θ_q＝180，若e₂＝7，則令θ_q＝3，若e₂＝8，則令θ_q＝12，否則轉入步驟9.8；

步驟9.7.4當e₁＝4時，若e₂＝2，則令θ_q＝0，若e₂＝3，則令θ_q＝2，若e₂＝5，則令θ_q＝180，若e₂＝7，則令θ_q＝0，若e₂＝8，則令θ_q＝-2，否則轉入步驟9.8；

步驟9.7.5當e₁＝5時，若e₂＝1，則令θ_q＝2，若e₂＝2，則令θ_q＝0，若e₂＝4，則令θ_q＝180，若e₂＝6，則令θ_q＝-2，若e₂＝7，則令θ_q＝0，否則轉入步驟9.8；

步驟9.7.6當e₁＝6時，若e₂＝1，則令θ_q＝-12，若e₂＝2，則令θ_q＝-3，若e₂＝3，則令θ_q＝180，若e₂＝5，則令θ_q＝-2，若e₂＝8，則令θ_q＝-11，否則轉入步驟9.8；

步驟9.7.7當e₁＝7時，若e₂＝1，則令θ_q＝-3，若e₂＝2，則令θ_q＝180，若e₂＝3，則令θ_q＝3，若e₂＝4，則令θ_q＝0，若e₂＝5，則令θ_q＝0，否則轉入步驟9.8；

步驟9.7.8當e₁＝8時，若e₂＝1，則令θ_q＝180，若e₂＝2，則令θ_q＝3，若e₂＝3，則令θ_q＝12，若e₂＝4，則令θ_q＝-2，若e₂＝6，則令θ_q＝-11，否則轉入步驟9.8；

步驟9.8若圖像的所有像素都已處理完畢，則轉入步驟10，否則返回步驟9.1；

步驟10.將圖像中所有像素的狀態設置為未經過水平方向修復且未被遍歷過，并沿著水平方向對圖像中甲骨文字的拐點進行修復，令所述表示經過水平方向修復后的結果圖像；

步驟10.1按照光柵掃描順序，掃描圖像的每個像素，從中取出一個未經過水平方向修復或者未被遍歷過的像素，令其為m，并令其坐標為(mx,my)，所述mx表示像素m的橫坐標，my表示像素m的縱坐標；

步驟10.2若像素m是甲骨文字的拐點，則將像素m作為當前邊緣像素段的起始點并將其方向轉角賦值給θ_start，否則將像素m設置為已被遍歷過的像素并轉入步驟10.7；

步驟10.3若像素m的右側存在像素值等于1的像素，則繼續沿著水平方向向右遍歷，直到遇到第一個像素值等于0的像素m′為止，并將m′左側的相鄰像素m″作為當前邊緣像素段的終止點，將m″的方向轉角賦值給θ_end，令像素m″的坐標為(mx″,my″)，所述mx″表示像素m″的橫坐標，my″表示像素m″的縱坐標；

步驟10.4令當前邊緣像素段的修復方向角將中縱坐標為my且橫坐標位于閉區間[mx,mx″]的所有像素的值均設置為0，并將像素m設置為已經過水平方向修復的像素；

步驟10.5若或者或者則將中縱坐標為my+1且橫坐標位于閉區間[mx,mx″]的所有像素的值均設置為1，轉入步驟10.7；

步驟10.6若或者或者則將中縱坐標為my-1且橫坐標位于閉區間[mx,mx″]的所有像素的值均設置為1，轉入步驟10.7；

步驟10.7若圖像的所有像素都已經過水平方向修復或者被遍歷過，則轉入步驟11，否則返回步驟10.1；

步驟11.將圖像中所有像素的狀態設置為未經過豎直方向修復且未被遍歷過，并沿著豎直方向對圖像中甲骨文字的拐點進行修復，令所述表示經過豎直方向修復后的結果圖像；

步驟11.1按照從左到右、從上到下的掃描順序，掃描圖像的每個像素，從中取出一個未經過豎直方向修復或者未被遍歷過的像素，令其為n，并令其坐標為(nx,ny)，所述nx表示像素n的橫坐標，ny表示像素n的縱坐標；

步驟11.2若像素n是甲骨文字的拐點，則將像素n作為當前邊緣像素段的起始點并將其方向轉角賦值給θ_start，否則將像素n設置為已被遍歷過的像素并轉入步驟11.7；

步驟11.3若像素n的下方存在像素值等于1的像素，則繼續沿著豎直方向向下遍歷，直到遇到第一個像素值等于0的像素n′為止，并將n′上方的相鄰像素n″作為當前邊緣像素段的終止點，將n″的方向轉角賦值給θ_end，令像素n″的坐標為(nx″,ny″)，所述nx″表示像素n″的橫坐標，ny″表示像素n″的縱坐標；

步驟11.4令當前邊緣像素段的修復方向角將中橫坐標為nx且縱坐標位于閉區間[ny,ny″]的所有像素的值均設置為0，并將像素n設置為已經過豎直方向修復的像素；

步驟11.5若或者或者則將中橫坐標為nx-1且縱坐標位于閉區間[ny,ny″]的所有像素的值均設置為1，轉入步驟11.7；

步驟11.6若或者或者則將中橫坐標為nx+1且縱坐標位于閉區間[ny,ny″]的所有像素的值均設置為1，轉入步驟11.7；

步驟11.7若圖像的所有像素都已經過豎直方向修復或者被遍歷過，則轉入步驟12，否則返回步驟11.1；

步驟12.消除圖像中的孤立像素，將中所有像素的狀態設置為未被處理過；

步驟12.1按照光柵掃描順序，掃描圖像從中取出一個未被處理過的像素，令其為k；

步驟12.2若像素k處于圖像的第1行或第1列或最后1行或最后1列，則轉入步驟12.4，否則轉入步驟12.3；

步驟12.3若像素k的值等于1并且其8-鄰域相鄰像素的值均為0，則將像素k的值設置為0；

步驟12.4若圖像的所有像素都已處理完畢，則輸出處理后的圖像作為最終的甲骨刻辭文字修復結果，否則返回步驟12.1。