CN101957915A - 字画扫描设备及鉴定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种字画扫描设备，以及字画鉴定方法。本发明定义的字画扫描设备通过传感器，将纸版字画信息转化为数字图像信息，并存储为特定的格式。该设备的设计，保证扫描过程对字画无污损，扫描后字画的数字信息完备，扫描过程全自动，扫描状况可监控，扫描后图像的浏览等操作速度快、可靠性高。此外，本发明还定义了一种基于由粗至精的最大相关性计算的字画比对方法，当使用小型移动终端提取待鉴定字画的局部信息后，即可与事先扫描好的真迹图像进行比对鉴定。使用本发明定义的方法，字画真迹可以得到准确、永久地记录和精确的校验；查验方便，不需要专业鉴定知识也能精准地校验字画作品的真伪，能有效地阻止伪作的泛滥，有利于字画收藏活动的健康发展。

Description

字画扫描设备及鉴定方法

技术领域

本发明属于字画鉴定技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于卷轴式字画扫描设备，并公开了一种通过数字图像匹配对字画进行真伪鉴定的方法。

背景技术

中国书画市场经历了十几年的快速成长，无论市场规模、参与的广泛性和社会影响等方面都取得了很大的进展，但也存在诸多问题与弊端，比如法规的不完善、赝品的泛滥、诚信的缺失、秩序的不规范等，其中赝品泛滥是当前艺术品市场中最严重、最亟待解决的问题。书画的造假贩假行为严重抑制了国内艺术品市场的良性发展，极大地侵犯了买家投资人的利益，造成此现象的一个重要原因就是作品的鉴定问题。

目前书画鉴定主要依靠专家的个人经验，一般称之为经验鉴定。经验鉴定的个性化色彩较浓，在认知和经验上带有个人主观意味，而且一直没有形成一个相对完善的评价体系，加之造伪技术的五花八门、日新月异，给经验鉴定增加了越来越多的困难和不确定性。近年来，科学技术的快速发展使现代科技手段在书画鉴定方面的有效运用成为可能，目前运用科技手段进行书画方面的数据采集与分析对书画作品没有损伤，这种无损科技手段的运用对艺术品的保护、研究、传承等具有特别重要的意义。

本发明设计一种字画图像采集设备，并使用可移动的终端对字画图像进行比对，从而鉴定字画的真伪。这种方法的优势在于可以得到准确、永久地记录和精确的校验；查验方便，不需要专业鉴定知识也能精准地校验字画作品的真伪，能有效地阻止伪作的泛滥，有利于字画收藏活动的健康发展。

发明内容

为解决传统的经验型字画鉴定方法带来的主观因素等问题，本发明公开了一种字画扫描设备，采集字画真品的数字图像，以及基于所述字画扫描设备的一种字画鉴定方法，本发明推动字画鉴定方法升级，向客观、准确、易用的方向发展。

本发明采用的技术方案具体如下：

一种字画扫描设备，包括机械传送部、光学扫描部、数据处理及显示部，其特征在于：

所述机械传送部包括字画移动机构和光学扫描设备移动机构，所述字画移动机构用于将待扫描字画卷开和回收，所述光学扫描设备移动机构用于控制光学扫描部在所述字画平面上与字画卷开方向相垂直方向上移动以便实现所述光学扫描部对整幅字画的完整遍历；

所述光学扫描部包括线阵或面阵数字相机，所述光学扫描部用于对待扫描字画的图像采集，并将所采集的图像上传至所述数据处理及显示部；

所述数据处理及显示部包括图像特征提取软件模块、特征匹配软件模块和用户使用界面，其中所述图像特征提取软件模块用于提取所采集图像特征并存储，所述特征匹配软件模块用于计算所采集的字画图像与待鉴定的字画局部图像的匹配程度从而辨认待鉴定的字画局部图像是否为真品，所述用户使用界面用于为用户进行字画扫描、图像匹配识别功能的使用提供操作界面。

本发明还公开了一种基于所述字画扫描设备的字画鉴定方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将字画真品固定于字画移动机构上；

(2)字画扫描设备系统硬件和软件初始化：

(3)光学扫描部中数字相机自动对焦；

(4)对字画真品按区域按块扫描；

(5)在字画真品图像采集的同时进行图像拼接；

(6)对采集的所述字画真品图像进行全局位置调整；

(7)将扫描的字画真品存储为TMAP格式的图像文件；

(8)使用移动终端，提取待鉴定的字画局部图像信息；

(9)在数据处理及显示部将待鉴定的字画局部图像信息与所存储的字画真品图像进行比对；

(10)若存在能够匹配上的图像块，即判断为真迹，否则为赝品。

本发明定义的字画鉴定方法，首先通过前述字画扫描设备对真品进行扫描，存储为TMAP格式。图像扫描、拼接、存储同步完成。全自动无需值守。TMAP格式可对后续的图像处理提供良好的实时性、可靠性支持。

然后，将通过移动终端获取到的字画局部图像与真品进行比对。比对效果主要通过最大相关性来评估。根据下式计算两个图像块的候选区域之间的相关性，当获得最大相关性时，即认为寻找到图像匹配的最佳位置(下面的公式用于最大相关性Corr计算。也就是置信度)

$\mathrm{Corr}=\frac{I_1(i,j)*I_2(m,n)}{\sqrt{\underset{i,j}{\mathrm{\Σ}}{I}_1^2(i,j)}*\sqrt{\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}{I}_2^2(m,n)}}$

其中，Corr表示大型设备采集的真品中图像块的候选区域和当前移动设备采集的图像的相关性，I₁(i，j)表示子图像I₁第i行j列像素的灰度值，I₂(m，n)表示子图像I₂第m行n列像素的灰度值，水平偏移量和垂直偏移量分别为Corr取得最大值时，i与m的差和j与n的差。

本发明定义的字画扫描设备使用简便、易操作、可靠性高、扫描速度快、对字画无污损，扫描后形成的数字图像信息完备，足以满足字画鉴定的需要，并可永久保存、携带方便。本发明定义的字画鉴定方法，全程自动化，可靠性高，操作简便，无需专家参与。

附图说明

图1是字画扫描流程图；

图2是字画扫描设备外观图；

图3是字画扫描设备结构图；

图4是全局图像与子图像的相对位置示意图；

图5是字画鉴定流程图。

其中，1：整个字画扫描设备，2：卷轴，3：卷轴承载基板，4：照射光源，5：数字相机，6：用户使用界面。

具体实施方式

下面根据说明书附图并结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明公开的字画扫描设备如图2所示。该设备可以将高倍(最大放大倍率可达100倍)CCD相机下扫描的字画图像保存为适用于大容量数据的TMAP图像格式的文件。TMAP图像格式定义，请参考北京优纳科技有限公司于2006年申请的专利“大容量快速图像浏览系统”，专利号200610126845。该图像格式可以为大容量图像数据的浏览、拼接、扫描等处理提供良好的支持，具备极佳的实时特性。

图3是该字画扫描设备的结构图。本发明的字画扫描设备，包括机械传送部、光学扫描部、数据处理及显示部。所述机械传送部包括字画移动机构和光学扫描设备移动机构，所述字画移动机构用于将待扫描字画卷开和回收，所述光学扫描设备移动机构用于控制光学扫描部在所述字画平面上与字画卷开方向相垂直方向上移动以便实现所述光学扫描部对整幅字画的完整遍历；所述光学扫描部包括线阵或面阵数字相机，所述光学扫描部用于对待扫描字画的图像采集，并将所采集的图像上传至所述数据处理及显示部；所述数据处理及显示部包括图像特征提取软件模块、特征匹配软件模块和用户使用界面，其中所述图像特征提取软件模块用于提取所采集图像特征并存储，所述特征匹配软件模块用于计算所采集的字画图像与待鉴定的字画局部图像的匹配程度从而辨认待鉴定的字画局部图像是否为真品，所述用户使用界面用于为用户进行字画扫描、图像匹配识别功能的使用提供操作界面。

在本发明的优选实施例中，字画扫描设备1的结构优选但不限于以下具体形式：所述机械传送部分，主要包括书画卷轴2(书画回收卷轴和书画输入卷轴)、传动皮带、卷轴电机、卷轴承载基板3、基板移动电机、基板移动丝杠、基本移动滑轨、书画支撑等设备。其中：

书画回收卷轴是用来固定书画的起始端，通过卷轴电机的转动将书画卷入；

传动皮带用于连接书画回收卷轴与书画输入卷轴，以保证回收卷轴转动时输入卷轴能以同等的速度随动；

书画输入卷轴用于承载书画的另一端，其功能在于回收卷轴转动时能保证书画的正常展开，而不会由于两端速度问题而造成书画的撕裂等破坏；

卷轴承载基板3用于承载以上各机构，并带到上述部件移动；

基板移动丝杠和基本移动滑轨安装在基板下部，用于带动基板移动；

基板移动电机与基板移动丝杠连接，通过控制该电机转动可以移动基板在Y轴方向上移动。当基板移动到原点位置，即最外端时，以方便书画的安装。检测时，电机会带动基板移动到设备内部，并控制Y方向的移动；

书画支撑安装在基板上，两个书画卷轴中间，是柔性的平面支撑，用于对两个卷轴中间的书画部分进行一定的支撑，从而避免由于重力影响的纸张下垂。书画支撑会随基板一同移动；

机械传动部分除了包含移动书画在Y轴移动的上述机构，还包括用于控制光学扫描部分在X方向移动的传动机构，具体部件包括：X轴电机、X轴丝杠、X轴滑轨、扫描支持龙门等设备。其中：

X轴电机是用于带动光学扫描设备在X方向移动；

X轴丝杠和X轴滑轨用于传动X轴电机并带动光学扫描设备在X轴方向移动；

扫描支撑龙门架设在卷轴承载基板上方，用于安装X轴电机、X轴丝杠、X轴滑轨、光学扫描设备等部件；

通过机械传动部分，以及对X轴电机、基板移动电机和卷轴电机的控制可以实现光学扫描部分对整幅书画的完整遍历。

所述光学扫描部分包括线阵或面阵数字相机5、高分辨率镜头、照射光源4、光源控制器等设备。其中：

数字相机用于采集指定位置书画图像，数字相机5部分既可以选用面阵相机也可以选用线阵相机；

高分辨率镜头用于使书画高清成像，该镜头既可以是单一的高分辨率镜头也可以是镜头组，其提供的像素分辨率推荐为1-5微米，即数字相机成像时每个像素的物理大小为1-5微米；

照射光源4用于提供设备稳定光源照射，以确保采集的图像清晰，亮度均匀；推荐的照射光源为高亮度LED白色光源。

光源控制器用于控制照射光源4的发光亮度，以确保光源亮度稳定，采集的图像亮度均匀。

光学扫描部用于对待扫描字画的图像采集，并将所采集的图像上传至所述数据处理及显示部；所述数据处理及显示部包括图像特征提取软件模块、特征匹配软件模块和用户使用界面6，其中所述图像特征提取软件模块用于提取所采集图像特征并存储，所述特征匹配软件模块用于计算所采集的字画图像与待鉴定的字画局部图像的匹配程度从而辨认待鉴定的字画局部图像是否为真品，所述用户使用界面用于为用户进行字画扫描、图像匹配识别功能的使用提供操作界面。

所述数据处理部分和显示部分主要包括所述数据处理及显示部还进一步包括机械传送部移动控制软件模块和图像采集软件模块，其中机械传送部移动控制软件模块用于按工作流程控制机械传动部移动，所述图像采集软件模块通过光源控制器控制所述照射光源的发光亮度，并控制所述数字相机采集所述字画指定区域的图像。

所述数据处理及显示部还进一步包括图像拼接存储软件模块，所述图像拼接存储软件模块用于对所采集的字画各局部区域的数字图像，进行全局图像的拼接、压缩和指定格式的存储。

本发明公开的基于所述字画扫描设备的字画鉴定方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将字画真品固定于字画移动机构上；

(2)字画扫描设备系统硬件和软件初始化：

(3)光学扫描部中数字相机自动对焦；

(4)对字画真品按区域按块扫描；

(5)在字画真品图像采集的同时进行图像拼接；

(6)对采集的所述字画真品图像进行全局位置调整；

(7)将扫描的字画真品存储为TMAP格式的图像文件；

(8)使用移动终端，提取待鉴定的字画局部图像信息；

(9)在数据处理及显示部将待鉴定的字画局部图像信息与所存储的字画真品图像进行比对；

(10)若存在能够匹配上的图像块，即判断为真迹，否则为赝品。

使用该设备，首先需要对真品字画进行扫描保存。扫描流程图，请参考图1。下面详细说明字画扫描的各个步骤。

将字画固定于卷轴上(101)：

在本实例字画扫描工作之前，用户需要自己手动将需要扫描的字画固定到卷轴上。卷轴可以取出，以方便用户固定字画。

系统初始化(102)：

硬件方面，在字画扫描正式开始之前，要首先进行设备的初始化，即设定扫描初始值，并将设备的电机、丝杠设置在机械零点。

软件方面，需进行全局图像信息初始化，为后续的图像拼接、对准等做必要的准备：

根据系统精度预先设置对焦范围，对焦范围是指扫描对象在z轴平面移动的范围，需要根据扫描对象的厚度来设置，使得扫描对象各个位置的焦平面在设置的对焦范围之内。

定义了拼接所需要的全局信息，包括但不局限于以下内容：

全局图像行数，在水平方向上由多少子图像构成；

全局图像列数，在竖直方向上由多少子图像构成；

将整个图像分为大小一致的图像块，如图4所示。每个图像块的位置使用行列编号标记。

自动对焦(103)：

自动对焦可细分为两个步骤，一是，找到合适的对焦用图像块；二是进行焦平面的调整，找到最佳对焦位置。

一般的，在字画中多多少少会存在一些空白位置，反映在扫描后的图像中，表现为图像基本全白。这样的图像块不能用于自动对焦。也就是说用于自动对焦的图像块中必须具备一定量的字画信息。所以，首先需要找到合适的对焦用图像块。具体方法是，从字画的中心位置附近抽样采集多个图像块，计算出每个图像块的边缘强度，找出其中边缘强度最大的那个图像，记录其位置并将相机移动到这个位置进行自动对焦。也可采用手动方法，将相机移动到含有字画信息的位置，记录该图像块在全局图像中的位置，比如，第m行第n列，再进行自动对焦。。

确定该图像块可用于自动对焦之后，进行焦平面位置调整。使用CCD相机连续采集设置的自动对焦范围内的图像，通过比较每层图像的清晰度，选择清晰度最高的那一层作为初始焦平面位置。本发明中，称此位置为焦平面A。

这个问题实际上是图像清晰度度量问题。对一幅图像来说，如果上面的目标边缘(在本发明中，所述目标边缘指的是切片组织的边缘)非常锐化，看上去就很清晰；如果目标边缘梯度(本发明中的“目标边缘梯度”指的是切片组织组织边缘处的梯度，这个值大，边缘就清晰；反之就模糊)较小，看上去就比较模糊。因此，边缘梯度的度量可以用来评价一幅图像的清晰度差异。目前边缘梯度的度量方法有很多种，这里我们优选用边缘的平方和(S)来度量图像的清晰度。

$S=\underset{(i,j\∈I)}{\mathrm{\Σ}}C{(i,j)}^2$

其中C(i，j)表示图像中第i行j列像素的清晰度。

同时，

I(i，j)为图像中第i行，第j列上的数据灰度值。其中，i和j的取值范围是整幅图像中i行j列中的点。

这样，对采集到的每一幅图像都用上面的公式来计算清晰度，求出来的S最大的图像就是最清晰的焦平面。也就是自动对焦的结果位置。

按区域按块扫描(104)：

从自动对焦的图像块位置(m，n)开始，进行按区域按块扫描。

首先，扫描m行的其余图像块，(m，n+1)(m，n+2)……一直到m行最右边的图像块为止，再从(m，n-1)(m，n-2)……一直到m行最左边的图像块为止。

接着，扫描m-1行，扫描顺序同上。一直到第1行扫描结束。这时，回到m行。

然后，扫描m+1行、m+2行，行内扫描顺序和m行一致，一直到最末行扫描结束。

这是一种从中心开始扫描的策略，这样做的好处是保证不失焦。虽然字画的放置从理论上来说是水平的，但由于机械系统无可避免得存在误差，所以面阵扫描时，相机需要即时微调对焦位置。如果遇到大面积空白区域，就有失焦的可能。以自动对焦的位置为中心，由中心向两边扩散式扫描顺序，便于追踪对焦位置，从而解决这个问题。

图像拼接(105)：

为了实现快速拼接，本发明定义的方法采用了在图像采集的同时进行图像拼接的解决方案。在本实例中，字画图像是分块采集的。由此可以将整个拼接过程分成两个阶段，当采集的图像块上一行的图像未采集的情况下，新采集的图像块仅仅需要与左右两边先采集完毕的图像块进行拼接；当采集的图像块上一行图像已采集完毕的情况下，新采集的图像块在与其左右两边先采集完毕的图像块进行拼接的同时，还需要与上下两边先采集完毕的图像块进行拼接。实际上，这也是图像对准的过程。

如图4所示是全局图像与子图像的相对位置示意图，一个个互相连接的子图像组成了全局图像。图4中，黑色的子图像位于全局图像的第三行第二列(在图像的分块采集时，就标识出子图像在原图像中的位置，但该标识出的位置与其在拼接后的全局图像中的位置有一定程度的偏移，因此不等同于其在拼接后的全局图像中的位置，因为采集的子图像间存在重合区域，所以需要图像对准、图像融合等处理，才能确定待拼接图像在全局图像中的确切位置)，于是这个子图像的下标号定义为[3][2]。图像采集设备，每次采集一个子图像的数据信息。从图像采集设备或者磁盘读入一幅待拼接子图像以及它的下标号[i][j]，考察与它相邻的图像(上下左右)是否已经输入。如果与它相邻的图像已经输入，则根据它与相邻图像的位置关系进行两幅图像的拼接，综合考虑所有相邻拼接结果加权确定该子图像在全局图像中的具体位置。例如，对下标号为[i][j]的子图像来说，假设它上方相邻的图像在前面已经输入，根据拼接结果确定当前子图像在全局图像中的位置应该为X1，Y1，其中该处所述拼接结果实际上是指子图像对准的结果，当前子图像与相邻子图像进行对准、拼接后，可以得到当前子图像与相邻子图像的相对位置，进而确定当前子图像在全局图像中的位置，确定当前子图像与相邻子图像拼接可信度为w1，所述拼接可信度就是由当前子图像与其上方相邻图像得到的最大相关性。如果同时当前输入子图像的左方相邻的图像在前面也已经输入，根据拼接结果确定当前子图像在全局图像中的位置应该为X2，Y2，拼接可信度为w2、即由当前图像与其左方相邻图像得到的最大相关性，那么当前子图像(指下标号为[i][j]的子图像)的实际位置计算公式为：

X[i][j]＝(X1*w1+X2*w2)/(w1+w2)；

Y[i][j]＝(Y1*w1+Y2*w2)/(w1+w2)；

其中，X是指该图像在全局图像中的x坐标，Y是指该图像在全局图像中的y坐标，所有单位均为图像像素。

如果该子图像周围的子图像都还没有输入进来，定义该子图像在全局图像中的位置为由该子图像在分块采集时所确定的下标号位置。例如，对下标号为[i][j]的子图像来说，其下标号确定的位置就是

X[i][j]＝i*h；Y[i][j]＝j*w；

其中，X是指该图像在全局图像中的x坐标，Y是指该图像在全局图像中的y坐标，w指子图像的宽度，h指子图像的高度，所有单位均为图像像素。

全局位置调整(103)：

拼接过程完成之后，能够拼接在一起的子图像都连在一起形成了一个整体。剩下的由于拼接可信度不高，或者某些位置根本没有输入图像而形成孤立的子图像块。这时候可以根据已经拼接好的图像的位置关系来调整孤立图像的位置关系。对已经拼接好的子图像[i][j]来说，它们下标确定的位置(这个根据下标确定的位置是假设每次采集的子图像块间不存在重叠像素，并无缝相接的情况下，当前子图像块在全局图像中的位置。单位为像素。这是一种理想状态，现实中图像采集设备不可能达到这个精度)是：

X0＝i*h；Y0＝j*w；

拼接完成后，它们在全局图像中的实际位置(由步骤102计算得到)为：

X[i][j]和Y[i][j]

那么，拼接后位置和原来根据下标确定的位置图像的位置关系可以由下列公式确定：

X[i][j]＝X0+a*(j-1)；

Y[i][j]＝Y0+b*(i-1)；(*)

对所有(X，Y)，(X1，Y1)进行HOUGH变换，即对每一个非孤立的置信度大于阈值(所述阈值可由客户定制)的图像进行HOUGH变换，可以求出最佳拼接参数a，b。从而，对于孤立子图像(即置信度低于所述阈值或者由于组织信息太少导致的无法确定置信度的子图像)来说，下标确定的位置X0、Y0是已知的，可以通过公式(*)来确定它们在全局图像中的位置X[i][j]、Y[i][j]。

这就得到了所有子图像在全局图像中的精确位置，即拼接完成。

图像存储(107)：

本发明实际采用的是边扫描、边拼接、边存储的方式。最终存储为TMAP格式的图像文件，并将图像信息和对应的字画说明信息保存到服务器中。其中字画说明信息包括字画的内容简介、字画编号等。

下面介绍字画扫描鉴别部分的实现。

首先我们需要一个小型移动终端，这个终端必须局部固定距离的图像采集功能，内置无线网络传输功能。实际上，现在的手机+固定支架就具有这样的功能，该设备不在此发明权利要求的领域内，就不再细述工作原理。小型移动终端可以在固定距离拍摄样品的局部图像，要求待验证字画局部图像提取时，图像的放大倍率不低于真品扫描时的放大倍率，足够的图像信息是进行鉴定的前提。远程服务器是指保存有真品图像数据的服务器，服务器上运行图像比对的服务软件。

局部图像传输(201)

采集到的样品局部图像和图像编号可以通过无线网络传输协议(类似手机发送彩色图像，因为这块是已经成熟的无线传输技术，就不再细述)发送给远程服务器。

服务器获取局部图像(202)

服务器收到客户端发过来的比对请求后，比对软件根据图像编号可以在数据库中调出真品图像数据。如果未能找到真品数据，服务器端可以给客户端发送相应的返回码。

提取局部图像特征(203)

为加快匹配速度，首先需要对局部图像进行特征提取。首先需要计算局部图像的边缘，图像的边缘计算可以采用最常用的边缘检测算子，以Sobel算子为例，边缘检测方法为：

$H_{i,j}=P_{i,j}*\left[\begin{array}{ccc}-1& -2& -1\\ 0& 0& 0\\ 1& 2& 1\end{array}\right]$ $V_{i,j}=P_{i,j}*\left[\begin{array}{ccc}-1& 0& 1\\ -2& 0& 2\\ -1& 0& 1\end{array}\right]$

各个边缘线的交点可作为特征点记录下来，形成局部图像的特征点集。

在全局特征上进行比对(204)

服务器上保存有真品的原始图像数据，因此，也可以按上面的方法提取真品图像数据的全局特征。局部特征和全局特征的点集匹配实际上是两个点集的仿射变换，这块也是很成熟的方法，如指纹匹配就是采用这样的方法，这里就不再赘述。

计算变换参数(205)

通过点集匹配，可以得到旋转和平移参数，缩放参数可以通过真品扫描和样品扫描的像素分片率求出。这样，就得到图像匹配所需要的完整仿射变换参数。

在全局图像数据中找出局部图像数据(206)

根据205得到的旋转、缩放和平移参数，可以在服务器的全局图像数据中提取和局部图像大小比例完全一致的图像数据。为方便后面表述，将移动终端采集到的样品局部图像数据称为A，将服务器端获取的局部图像数据称为B。为保证后续图像匹配的准确性，需要将A，B两个图像的平均灰度调整为相同。

进行图像匹配(207)

主要通过最大相关性来评估移动设备获取到的图像是否与真品相同。根据下式计算A，B两个图像块的候选区域之间的相关性，当获得最大相关性时，即认为寻找到图像匹配的最佳位置(下面的公式用于最大相关性Corr计算。也就是置信度)

$\mathrm{Corr}=\frac{I_1(i,j)*I_2(m,n)}{\sqrt{\underset{i,j}{\mathrm{\Σ}}{I}_1^2(i,j)}*\sqrt{\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}{I}_2^2(m,n)}}$

其中，Corr表示大型设备采集的真品中图像块的候选区域和当前移动设备采集的图像的相关性，I₁(i，j)表示子图像I₁第i行j列像素的灰度值，I₂(m，n)表示子图像I₂第m行n列像素的灰度值，水平偏移量和垂直偏移量分别为Corr取得最大值时，i与m的差和j与n的差。如果A，B两块图像完全一致，那么根据上式计算出来的相关性Corr为1。因此，Corr也可以称作匹配的置信度。通常，如果Corr大于0.9，那么就认为匹配基本可信。这时，再将A，B图像细分为更小的子图像块，如4X4的图像块，仍然采用上式依次计算每个子图像块的置信度，如果某个子图像块的置信度小于0.9，那么说明该子图像块未能很好地匹配上。依次细分，直到子图像块的大小小于100X100像素。

如果所有的子图像块都能匹配上，则说明该画像为真品，否则就返回整个匹配过程最小的置信度。同时把B图像发送给终端供使用者鉴别。

这样，就达到了实时鉴别书画真伪的功能。

Claims (7)

1.一种字画扫描设备，包括机械传送部、光学扫描部、数据处理及显示部，其特征在于：

所述机械传送部包括字画移动机构和光学扫描设备移动机构，所述字画移动机构用于将待扫描字画卷开和回收，所述光学扫描设备移动机构用于控制光学扫描部在所述字画平面上与字画卷开方向相垂直方向上移动以便实现所述光学扫描部对整幅字画的完整遍历；

所述光学扫描部包括线阵或面阵数字相机，所述光学扫描部用于对待扫描字画的图像采集，并将所采集的图像上传至所述数据处理及显示部；

所述数据处理及显示部包括图像特征提取软件模块、特征匹配软件模块和用户使用界面，其中所述图像特征提取软件模块用于提取所采集图像特征并存储，所述特征匹配软件模块用于计算所采集的字画图像与待鉴定的字画局部图像的匹配程度从而辨认待鉴定的字画局部图像是否为真品，所述用户使用界面用于为用户进行字画扫描、图像匹配识别功能的使用提供操作界面。

2.根据权利要求1所述的字画扫描设备，其特征在于：所述光学扫描部还进一步包括照射光源和光源控制器，所述照射光源用于提供扫描所需的稳定光源照射，所述光源控制器用于控制所述照射光源的发光亮度，以确保光源亮度稳定，采集的图像亮度均匀。

3.根据权利要求2所述的字画扫描设备，其特征在于：所述数据处理及显示部还进一步包括机械传送部移动控制软件模块和图像采集软件模块，其中机械传送部移动控制软件模块用于按工作流程控制机械传动部移动，所述图像采集软件模块通过光源控制器控制所述照射光源的发光亮度，并控制所述数字相机采集所述字画指定区域的图像。

4.根据权利要求3所述的字画扫描设备，其特征在于：所述数据处理及显示部还进一步包括图像拼接存储软件模块，所述图像拼接存储软件模块用于对所采集的字画各局部区域的数字图像进行全局图像的拼接、压缩和指定格式的存储。

5.根据权利要求4所述的字画扫描设备，其特征在于：图像存储的所述指定格式为TMAP格式。

6.根据权利要求1所述的字画扫描设备，其特征在于：所述数字相机采用高分辨率镜头，其中所述镜头为单一的高分辨率镜头或者是镜头组，其提供的像素分辨率为1-5微米。

7.一种基于权利要求1-6所述字画扫描设备的字画鉴定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将字画真品固定于字画移动机构上；

(2)字画扫描设备系统硬件和软件初始化：

(3)光学扫描部中数字相机自动对焦；

(4)对字画真品按区域按块扫描；

(5)在字画真品图像采集的同时进行图像拼接；

(6)对采集的所述字画真品图像进行全局位置调整；

(7)将扫描的字画真品存储为TMAP格式的图像文件；

(8)使用移动终端，提取待鉴定的字画局部图像信息，并将所述提取的待鉴定的字画局部图像信息上传至数据处理及显示部；

(9)在数据处理及显示部将待鉴定的字画局部图像信息与所存储的字画真品图像进行比对；

(10)若存在能够匹配上的图像块，即判断为真迹，否则为赝品。

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