[發(fā)明專利]一種敦煌遺書殘片圖像的自動綴合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110440552.4
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN112991185B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張重生;侯亞新;莫伯峰
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/181
• 代理公司: 鄭州睿途知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41183
• 代理人: 李伊寧

1.一種敦煌遺書殘片圖像的自動綴合方法，其特征在于，包括以下步驟：

A：人工確定敦煌遺書殘片圖像上側(cè)、下側(cè)、左側(cè)和右側(cè)四個邊緣處的基準(zhǔn)線以及與左側(cè)基準(zhǔn)線緊鄰的中部基準(zhǔn)線，得到敦煌遺書殘片基準(zhǔn)參照圖像；

B：利用計算機定位步驟A得到的敦煌遺書殘片基準(zhǔn)參照圖像中上側(cè)基準(zhǔn)線的位置坐標(biāo)點U、下側(cè)基準(zhǔn)線的位置坐標(biāo)點D、左側(cè)基準(zhǔn)線的位置坐標(biāo)點L、右側(cè)基準(zhǔn)線的位置坐標(biāo)點R以及中部基準(zhǔn)線的位置坐標(biāo)點M的位置；

C：利用計算機計算敦煌遺書殘片基準(zhǔn)參照圖像中網(wǎng)格單元的寬度；

D：選擇一幅已知真實物理尺寸的敦煌遺書殘片圖像并獲取其網(wǎng)格單元的真實物理寬度，并按照步驟A至C得到該幅敦煌遺書殘片圖像對應(yīng)的敦煌遺書殘片基準(zhǔn)參照圖像的網(wǎng)格單元的寬度，計算得出敦煌遺書殘片圖像所對應(yīng)的敦煌遺書殘片基準(zhǔn)參照圖像的網(wǎng)格單元的寬度值恢復(fù)到真實物理尺寸的縮放比例γ；其中，γ＝β²，β為敦煌遺書殘片圖像的網(wǎng)格單元的寬度值與敦煌遺書殘片的網(wǎng)格單元的真實物理寬度值的倍數(shù)關(guān)系；

E：對敦煌遺書殘片圖像進行邊緣檢測以提取敦煌遺書殘片圖像的邊緣線，得到每幅敦煌遺書殘片圖像對應(yīng)的邊緣線圖像；

F：利用計算機獲取每幅敦煌遺書殘片圖像所對應(yīng)的邊緣線圖像中的邊緣線骨架，得到每幅敦煌遺書殘片圖像所對應(yīng)的邊緣線骨架圖像，邊緣線骨架指邊緣線中居中的像素點；

G：人工確定每幅敦煌遺書殘片圖像的邊緣線骨架圖像中的左側(cè)和右側(cè)斷邊部分，得到每幅敦煌遺書殘片圖像對應(yīng)的邊緣線骨架標(biāo)注圖像；

H：對步驟G中得到的邊緣線骨架標(biāo)注圖像中邊緣線骨架的左側(cè)與右側(cè)斷邊部分，分別通過時間序列化處理得到對應(yīng)的二維數(shù)值型的時間序列化數(shù)據(jù)；

I：利用步驟D中得到的縮放比例γ和倍數(shù)關(guān)系β，將步驟B中得到的基準(zhǔn)線的位置坐標(biāo)點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)，轉(zhuǎn)化為恢復(fù)到真實物理尺寸后的基準(zhǔn)線的位置坐標(biāo)點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)；然后將步驟C中得到的網(wǎng)格單元的寬度G_w，轉(zhuǎn)化為恢復(fù)到真實物理尺寸后的網(wǎng)格單元的寬度G′_w；再將步驟H中得到的邊緣線骨架左側(cè)和右側(cè)的斷邊部分所對應(yīng)的二維時間序列化數(shù)據(jù)T_l和T_r，分別轉(zhuǎn)化為恢復(fù)到真實物理尺寸后的邊緣線骨架左側(cè)和右側(cè)的斷邊部分所對應(yīng)的二維時間序列化數(shù)據(jù)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為正整數(shù)，(V′_li，W′_li)和(V′_ri，W′_ri)分別表示恢復(fù)到真實物理尺寸后的左側(cè)和右側(cè)斷邊部分第i個像素數(shù)據(jù)的像素位置；

J：將步驟I中得到的二維時間序列化數(shù)據(jù)T_l′中的V′_li和T′_r中的V′_ri，以及基準(zhǔn)線的位置坐標(biāo)點L′：(l′_x，l′_y)和R′：(r′_x，r′_y)分別進行歸一化處理，對應(yīng)得到歸一化后的時間序列化邊緣曲線數(shù)據(jù)T_l″和T″_r以及歸一化后的基準(zhǔn)線相對位置坐標(biāo)L″：(l″_x，l″_y)和R″：(r″_x，r″_y)，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)}；

K：對待綴合的兩幅敦煌遺書殘片圖像，按照步驟J分別得到兩幅敦煌遺書殘片圖像的邊緣線骨架的斷邊部分經(jīng)歸一化處理后的時間序列化邊緣曲線數(shù)據(jù)T_i″和T″_r，然后計算兩幅敦煌遺書殘片圖像的時間序列匹配度s，并將時間序列匹配度s放入集合S中；

所述步驟K中：在計算兩幅敦煌遺書殘片圖像的時間序列匹配度時，先判斷敦煌遺書殘片圖像a和b的上部和/或下部是否存在書卷邊界：

若敦煌遺書殘片圖像a的上部和/或下部存在書卷邊界，且敦煌遺書殘片圖像b的上部和/或下部存在書卷邊界，則將敦煌遺書殘片圖像a和b分別放入虛擬柵格圖像中的左側(cè)和右側(cè)，使敦煌遺書殘片圖像a和b中存在的書卷橫向網(wǎng)格線分別與虛擬柵格圖像中對應(yīng)的網(wǎng)格橫線對齊，即敦煌遺書殘片圖像a中上部和下部的書卷橫向網(wǎng)格線分別與虛擬柵格圖像中上部和下部的網(wǎng)格橫線對齊，敦煌遺書殘片圖像b中上部和下部的書卷橫向網(wǎng)格線分別與虛擬柵格圖像中上部和下部的網(wǎng)格橫線對齊，敦煌遺書殘片圖像a和b中左側(cè)及右側(cè)的基準(zhǔn)線分別與虛擬柵格圖像中的網(wǎng)格豎線對齊；保持敦煌遺書殘片圖像a和b在虛擬柵格圖像中固定不變，分別計算敦煌遺書殘片圖像a和b對應(yīng)的經(jīng)歸一化處理后的時間序列化邊緣曲線數(shù)據(jù)T″_ra和T″_lb在豎直方向上重合部分的子曲線T″_ras和T″_lbs之間的時間序列匹配度s、敦煌遺書殘片圖像a右側(cè)斷邊部分與敦煌遺書殘片圖像a恢復(fù)到真實物理尺寸后的右側(cè)基準(zhǔn)線的最大距離d_a以及敦煌遺書殘片圖像b左側(cè)斷邊部分與敦煌遺書殘片圖像b恢復(fù)到真實物理尺寸后的左側(cè)基準(zhǔn)線的最小距離db，結(jié)合步驟I得到的每幅敦煌遺書殘片圖像恢復(fù)到真實物理尺寸后的網(wǎng)格單元寬度G′_w，若mod((d_a+d_b)，G′_w)＞N，則將時間序列匹配度s做運算s×n得到s′，然后將時間序列匹配度s′放入集合S中，否則直接將時間序列匹配度s放入集合S中；最后將集合S中的最大值作為敦煌遺書殘片圖像a和b之間的最大綴合度；

若敦煌遺書殘片圖像a的上部和/或下部存在書卷邊界，敦煌遺書殘片圖像b不存在書卷邊界，則將敦煌遺書殘片圖像a和b分別放入虛擬柵格圖像中的左側(cè)和右側(cè)，使敦煌遺書殘片圖像a上部和/或下部的書卷橫向網(wǎng)格線分別與虛擬柵格圖像中對應(yīng)的網(wǎng)格橫線對齊，敦煌遺書殘片圖像a和b中左側(cè)及右側(cè)的基準(zhǔn)線分別與虛擬柵格圖像中的網(wǎng)格豎線對齊；保持敦煌遺書殘片圖像a在虛擬柵格圖像中固定不變，先后對敦煌遺書殘片圖像a和b的斷邊部分進行上對齊和下對齊；在上對齊和下對齊后，先將敦煌遺書殘片圖像b以M像素為步幅在虛擬柵格圖像中沿豎直方向在設(shè)定的滑動范圍內(nèi)向上滑動，然后回到初始位置，最后沿豎直方向在設(shè)定的滑動范圍內(nèi)向下滑動；在敦煌遺書殘片圖像b的初始位置及每次滑動后，計算兩幅敦煌遺書殘片圖像a和b對應(yīng)的經(jīng)歸一化處理后的時間序列化邊緣曲線數(shù)據(jù)T″_ra和T″_lb在豎直方向上重合部分的子曲線T″_ras和T″_lbs之間的時間序列匹配度s、敦煌遺書殘片圖像a右側(cè)斷邊部分與敦煌遺書殘片圖像a恢復(fù)到真實物理尺寸后的右側(cè)基準(zhǔn)線的最大距離d_a以及敦煌遺書殘片圖像b左側(cè)斷邊部分與敦煌遺書殘片圖像b恢復(fù)到真實物理尺寸后的左側(cè)基準(zhǔn)線的最小距離d_b，結(jié)合步驟I得到的每幅敦煌遺書殘片圖像恢復(fù)到真實物理尺寸后的網(wǎng)格單元寬度G′_w，若mod((d_a+d_b)，G′_w)＞N，則將時間序列匹配度s做運算s×n得到s′，然后將時間序列匹配度s′放入集合S中，否則直接將時間序列匹配度s放入集合S中；最后將集合S中的最大值作為敦煌遺書殘片圖像a和b之間的最大綴合度；

若敦煌遺書殘片圖像a不存在書卷邊界，敦煌遺書殘片圖像b的上部和/或下部存在書卷邊界，則將敦煌遺書殘片圖像a和b分別放入虛擬柵格圖像中的左側(cè)和右側(cè)，且使敦煌遺書殘片圖像b上部和/下部的書卷橫向網(wǎng)格線分別與虛擬柵格圖像中對應(yīng)的網(wǎng)格橫線對齊，敦煌遺書殘片圖像a和b中左側(cè)及右側(cè)的基準(zhǔn)線分別與虛擬柵格圖像中的網(wǎng)格豎線對齊；保持敦煌遺書殘片圖像b在虛擬柵格圖像中固定不變，先后對敦煌遺書殘片圖像a和b的斷邊部分進行上對齊和下對齊；在上對齊和下對齊后，先將敦煌遺書殘片圖像a以M像素為步幅在虛擬柵格圖像中沿豎直方向在設(shè)定的滑動范圍內(nèi)向上滑動，然后回到初始位置，最后沿豎直方向在設(shè)定的滑動范圍內(nèi)向下滑動；在敦煌遺書殘片圖像a的初始位置及每次滑動后，計算兩幅敦煌遺書殘片圖像a和b對應(yīng)的經(jīng)歸一化處理后的時間序列化邊緣曲線數(shù)據(jù)T″_ra和T″_lb在豎直方向上重合部分的子曲線T″_ras和T″_lbs之間的時間序列匹配度s、敦煌遺書殘片圖像a右側(cè)斷邊部分與敦煌遺書殘片圖像a恢復(fù)到真實物理尺寸后的右側(cè)基準(zhǔn)線的最大距離d_a以及敦煌遺書殘片圖像b左側(cè)斷邊部分與敦煌遺書殘片圖像b恢復(fù)到真實物理尺寸后的左側(cè)基準(zhǔn)線的最小距離d_b，結(jié)合步驟I得到的每幅敦煌遺書殘片圖像恢復(fù)到真實物理尺寸后的網(wǎng)格單元寬度G′_w，若mod((d_a+d_b)，G′_w)＞N，則將時間序列匹配度s做運算s×n得到s′，然后將時間序列匹配度s′放入集合S中，否則直接將時間序列匹配度s放入集合S中；最后將集合S中的最大值作為敦煌遺書殘片圖像a和b之間的最大綴合度；

若敦煌遺書殘片圖像a和b均不存在書卷邊界，則將敦煌遺書殘片圖像a和b分別放入虛擬柵格圖像中的左側(cè)和右側(cè)，敦煌遺書殘片圖像a和b中左側(cè)及右側(cè)的基準(zhǔn)線分別與虛擬柵格圖像中的網(wǎng)格豎線對齊；先后對敦煌遺書殘片圖像a和b的斷邊部分進行上對齊和下對齊；在上對齊和下對齊后，保持敦煌遺書殘片圖像a在虛擬柵格圖像中固定不變，先將敦煌遺書殘片圖像b以M像素為步幅在虛擬柵格圖像中沿豎直方向在設(shè)定的滑動范圍內(nèi)向上滑動，然后回到初始位置，最后沿豎直方向在設(shè)定的滑動范圍內(nèi)向下滑動；在敦煌遺書殘片圖像b的初始位置及每次滑動后，計算兩幅敦煌遺書殘片圖像a和b對應(yīng)的經(jīng)歸一化處理后的時間序列化邊緣曲線數(shù)據(jù)T″_ra和T″_lb在豎直方向上重合部分的子曲線T″_ras和T″_lbs之間的時間序列匹配度s、敦煌遺書殘片圖像a右側(cè)斷邊部分與敦煌遺書殘片圖像a恢復(fù)到真實物理尺寸后的右側(cè)基準(zhǔn)線的最大距離d_a以及敦煌遺書殘片圖像b左側(cè)斷邊部分與敦煌遺書殘片圖像b恢復(fù)到真實物理尺寸后的左側(cè)基準(zhǔn)線的最小距離d_b，結(jié)合步驟I得到的每幅敦煌遺書殘片圖像恢復(fù)到真實物理尺寸后的網(wǎng)格單元寬度G′_w，若mod((d_a+d_b)，G′_w)＞N，則將時間序列匹配度s做運算s×n得到s′，然后將時間序列匹配度s′放入集合S中，否則直接將時間序列匹配度s放入集合S中；最后將集合S中的最大值作為敦煌遺書殘片圖像a和b之間的最大綴合度；

虛擬柵格圖像為人工設(shè)計的空白圖像，虛擬柵格圖像的水平長度不小于擬判定是否能夠綴合的兩幅敦煌遺書殘片圖像a和b的水平長度之和，豎直高度不小于擬判定是否能夠綴合的兩幅敦煌遺書殘片圖像a和b的豎直高度的較大值，且虛擬柵格圖像內(nèi)部均勻設(shè)置有網(wǎng)格，網(wǎng)格寬度與敦煌遺書殘片圖像恢復(fù)到真實物理尺寸后的網(wǎng)格單元寬度相等，網(wǎng)格高度與完整文書圖像恢復(fù)到真實物理尺寸后上部和下部的書卷橫向網(wǎng)格線之間的距離相等，M＝1，mod()為求余函數(shù)，N為柵格寬度閾值，n為懲罰系數(shù)，滑動范圍為敦煌遺書殘片圖像a和b的斷邊部分在上對齊和下對齊后，從對齊點的上端P像素至下端P像素；

L：對敦煌遺書殘片圖像a，將其與待比較的文件夾中的每幅敦煌遺書殘片圖像均按照步驟K中的方法依次計算時間序列匹配度；最后按照時間序列匹配度數(shù)值從大到小排序，若時間序列匹配度相同則以滑動距離較小的優(yōu)先，最后返回與敦煌遺書殘片圖像a時間序列匹配度最高的前H幅圖像，作為與敦煌遺書殘片圖像a綴合度較高的備選圖像。