[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

本發明公開一種基于形態先驗特征的甲骨刻辭文字修復方法，首先，去除甲骨刻辭圖像的點狀噪聲，得到初步降噪后的圖像；其次，通過分析甲骨文字區域和噪聲區域的面積分布特征，將那些小于面積均值的連通區域和長寬比小的連通區域判定為噪聲并進行填充，從而去除甲骨刻辭圖像的片狀斑紋和固有紋理；最后，進行基于Sobel算子的邊緣檢測、基于4?鏈碼的輪廓跟蹤以及基于邊緣向量夾角的邊緣像素段分析和拐點提取，對甲骨文字的凹凸邊緣進行基于像素段平移的平滑修復，進而在盡量保持文字字形的同時，實現甲骨文字的邊緣修復。

技術領域

本發明涉及數字圖像處理和古文字信息處理的交叉領域，尤其是一種可有效抵抗龜甲和獸骨上的點狀噪聲、片狀斑紋和固有紋理的干擾，準確性高、魯棒性好、處理速度快及具備自適應能力的基于形態先驗特征的甲骨刻辭文字修復方法。

背景技術

甲骨文是商朝后期用龜甲、獸骨進行記事和占卜的文字。它作為我國迄今為止發現的年代最早的成熟文字系統，具有極其重要的保護價值、研究價值以及崇高的象征意義。甲骨文不僅是我國語言、文化、歷史可追溯的最早源頭，是漢字的源頭和中華優秀傳統文化的根脈，是千年中華文明的標志，也印證了歷史上一系列古文獻的真實性，把有記載的中華文明史向前推進了近五個世紀。因此，甲骨文字考釋成為古文字研究領域中最重要的內容之一，為研究中華源遠流長的燦爛文明史和早期國家與人文社會形態，提供了獨特而真實可信的第一手史料。

因為甲骨文字數量眾多，年代久遠，其結構不僅明顯有別于現代文字，而且形體復雜、字形繁復、異體字眾多，所以釋讀甲骨文要求研究者具有廣博的知識基礎和長期的專業訓練，是一項極具挑戰的任務。目前，仍存在大量甲骨文字未被準確釋讀，甚至有學者將其歸之為“絕學”以內。隨著計算機圖像識別能力的提升，以計算機視覺技術為基礎，結合甲骨文的專業知識，進行甲骨文字識別已成為可能。然而，一方面，經過三千余年的土壤壓力和腐蝕，又經發掘、運輸、輾轉流傳，很多甲骨均有不同程度的損壞，其文字多已模糊不清，另一方面，由于龜甲和獸骨的質地比較粗糙，本身又存在齒縫、兆紋、盾紋、刻痕等紋理，甲骨文字往往受到點狀噪聲、片狀斑紋和固有紋理的強烈干擾，這就不可避免地導致甲骨拓片圖像中的字跡經常出現斷裂、毛刺、污跡以及與背景紋理的疊加，且文字邊緣粗細不均，鋸齒效應明顯，有的地方向內凹陷，有的地方向外凸出。在這種情況下，欲想直接利用典型的文檔分析和文字識別算法進行自動處理幾乎是不可能的。因此，在龜甲或獸骨上自動定位到甲骨文字區域，并對其中的文字筆跡進行有效修復，對于提高后續的字形特征提取和自動識別的精度具有基礎且重要的意義。

目前，典型的圖像修復方法主要包括三類：基于偏微分方程的修復方法、基于稀疏表示的修復方法、基于紋理合成的修復方法。第一，基于偏微分方程的修復方法利用凸分裂的思想，將圖像待修復區域周圍的信息擴散至待修復區域。例如，Shen等人提出了一種整體變分算法；Chan等人提出了一種曲率驅動擴散算法等。該類方法適用于處理劃痕等小尺度破損圖像，但是對于大范圍信息缺失的圖像，其修復結果往往不盡人意。第二，基于稀疏表示的修復方法利用固定字典或者是字典學習的方法來修復圖像的破損區域。由于自然圖像本身具有稀疏性且稀疏表示能夠有效刻畫圖像的內在結構和先驗屬性，從而實現圖像的最優逼近，基于稀疏表示的策略在圖像修復領域中獲得了廣泛應用。例如，Elad等人提出了稀疏形態成分分解模型；Sahoo等人提出了基于局部圖像塊的稀疏近似模型；李清泉等人結合人機交互和稀疏表示提出了壁畫修復模型等。不過在通常情況下，圖像的稀疏表示系數服從隨機分布，若待修復區域的稀疏系數分布不同于其參考區域，則無法充分發掘稀疏系數的內在聯系和相關樣本圖像塊之間的相關性，以致影響圖像的修復效果。第三，基于紋理合成的修復方法通過分析整幅圖像的紋理特征，在已知區域內選擇與待修復區域最相似的圖像區塊，來實現圖像塊的修復。例如，Hu等人利用唐卡對稱性特點，提出一種用于唐卡圖像的修復與預測方法；張東等人利用小波變換將圖像分解成具有不同分辨率的低頻分量和高頻分量，進而根據高頻分量的不同特征來修復具有豐富邊緣和紋理的破損圖像。該類方法適用于修復具有規則紋理的小尺度破損圖像，若圖像中的邊緣和紋理過于復雜，基于紋理合成的方法則無法獲得較高的修復質量。同時，上述三類典型方法尚無法抑制甲骨拓片圖像中點狀噪聲、片狀斑紋和固有紋理的干擾，甚至會在修復過程中引起更多偽邊緣。