CN105243384A - 一种基于模式识别的文物与艺术品唯一性标识方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用模式识别之多维特征变量判别技术对文物或艺术品进行唯一性标识和鉴定的方法，在文物或艺术品上选取特征位点，以文字描述和显微结构照片对特征位点进行精确定位，以特征位点之间相对的三维坐标值将特征位点之间相互关联，以此构建模式识别数学模型，应用该模式识别数学模型，可以对文物或艺术品进行唯一性标识和鉴定。

Description

一种基于模式识别的文物与艺术品唯一性标识方法

技术领域

本发明专利公开的基于模式识别之多维特征变量判别技术的文物与艺术品唯一性标识方法，涉及范函分析、模式识别、文物与艺术品标识与鉴定等技术领域。

背景技术

文物与艺术品的鉴定长期以来都是依靠专家经验来实施的，专家鉴定文物或艺术品过程中，不可避免地受到专家的知识范围、经验积累、识别方法等方面因素的影响，存在较大的主观性；随着经济的快速发展，文物与艺术品鉴定技术的市场需求日益旺盛，建立文物与艺术品鉴定的科学方法和客观标准的要求日益迫切。

文物和艺术品的唯一性标识和鉴定，属于判别分析的范畴，判别分析的算法决定于特征变量的类型和数量，选择简单的特征变量时，多元统计分析中的主成分分析、因子分析等足以应对，对于多维特征变量的判别分析，则需要应用到模式识别等人工智能算法加以解决；本发明专利公开的方法中所涉及的特征变量属于多维范函，故此需要构建模式识别数学模型，在模式识别数学模型的基础上进行判别分析。

发明内容

根据本发明专利公开的方法，多维特征判别技术属于模式识别技术范畴，它首先是定义多维特征变量，并对多维特征变量的特征进行各种定性或定量的描述，其次将多维特征变量进行数学关联，进而构建模式识别数学模型；在模式识别数学模型上，可以进行各种拟合、插值、外推和预报实验，进行聚类分析和判别分析，也可以根据实验结果进行模式识别数学模型的优化。

根据本发明专利公开的方法，应用多维特征判别技术的文物与艺术品唯一性标识方法，包括但不仅限于多维特征设计和识别技术、多维特征值采集技术、多维特征筛选技术、多维特征的数学建模技术和依据数学模型进行判别技术等多项技术组成。

根据本发明专利公开的方法，应用多维特征判别技术的文物与艺术品唯一性标识方法，主要应用于对已经断源断代、已知明确信息的文物或艺术品进行唯一性标识，以构建文物或艺术品的排他性，防止不合法的仿制或伪造。

根据本发明专利公开的方法，应用多维特征判别技术的文物或艺术品唯一性标识方法，具有标识过程无损伤性、标识特征客观性、标识特征采集方便性和可重复性、标识特征防伪和不可复制性等特性。

应用多维特征判别技术的文物或艺术品唯一性标识方法，首先是对多维特征变量的定义，根据本发明专利公开的方法，依据文物或艺术品的尺寸大小，在文物或艺术品上选取几十个或上百个具有显著特征的位点，这些特征位点的外观特征是可以用文字明确表述的；对于这些特征位点的大小，一个优选的方案是直径为1毫米的园；每个特征位点皆为该文物或艺术品的一个特征变量。

应用多维特征判别技术的文物或艺术品唯一性标识方法，作为多维特征变量的文物或艺术品上的这些特征位点不仅包含对该位点自身位置特征的文字描述，而且需要对这些特征位点的进一步特征描述，根据本发明专利公开的方法，采用系列显微结构照片组对特征位点进行特征描述。

根据本发明专利公开的方法，每个特征位点的显微照片可以但不仅限于使用金相显微镜直接观察和拍摄的，一个优选的方案是使用放大倍数在10倍至1000倍的金相显微镜进行肉眼的观察和照相，放大倍数在400至500倍的金相显微镜其聚焦点直径通常在1毫米，根据不同的景深可以拍摄系列显微照片。

应用多维特征判别技术的文物或艺术品唯一性标识方法，在进行特征位点的定义和描述之后，需要将所有特征位点进行数学关联，根据本发明专利公开的方法，采用三维坐标矢量将所有特征位点进行关联。

根据本发明专利公开的方法，以每一个特征位点作为原点建立三维坐标系，坐标系可以但不仅限于是直角坐标系、球坐标系或极坐标系；在三维坐标系上，每个特征位点具有确定的三维坐标值，利用圆规、直尺和量角器等工具便可以方便地测量出各个特征位点的三维坐标值；所有特征位点的三维坐标值构成的数组，即是作为原点的特征位点的特征值。

根据本发明专利公开的方法，由文物或艺术品上的所有特征位点，即所有特征变量和每个特征变量所包含的特征值，构成一个范函数学模型，每一件文物或艺术品在此数学模型上对应一个点，对一件文物或艺术品进行唯一性标识，亦即找出和记录已知的文物或艺术品在数学模型上对应的点，对一件待定文物或艺术品进行识别，亦即计算待定文物或艺术品在数学模型上对应的点与记录的已知文物或艺术品在数学模型上对应的点之间的距离，若这个距离在统计误差许可的范围内等于零，则待定文物或艺术品即为已知文物或艺术品原件，否则，即判定为仿制或伪造品，由此建立了一个基于多维特征判别技术的文物或艺术品唯一性标识的模式识别数学模型。

根据本发明专利公开的方法，对文物或艺术品进行唯一性标识的过程，首先是文物或艺术品上进行特征位点的选取，对每一个特征位点进行位置特征文字描述，然后通过显微镜的观察和拍照对特征位点进行精确定位，之后以每一个特征位点作为原点建立三维坐标系，测定其它特征位点的三维坐标值；所选取的特征位点数量较大时，需要记录的特征位点的信息量较大，一个优选的方案是，借助计算机数据库技术，记录和保存特征位点的信息。

根据本发明专利公开的方法，应用模式识别数学模型对标识后的文物或艺术品进行识别，第一步是特征位点位置特征的识别，根据特征位点位置特征的文字描述，找出所有的特征位点；文物或艺术品由于污染或局部破损，可能会导致部分特征位点的灭失，进行唯一性标识时选取尽可能多的特征位点，可以消除部分特征位点灭失的影响；在模式识别数学模型中各个特征位点都是相互独立的，所以如果灭失的特征位点数量是有限的，那么这些灭失的特征位点不会影响其它特征位点的识别，也不会对模式识别数学模型的应用产生较大的影响。

根据本发明专利公开的方法，应用模式识别数学模型对标识后的文物或艺术品进行识别，第二步是依据显微结构对特征位点进行识别，对于根据文字描述找出的特征位点，逐个用显微镜进行观测和拍照，并进行显微照片的比对；如果一个特征位点的显微照片比对结果是相吻合的，则确认该显微位点，如果一个特征位点的显微照片比对结果是不能吻合的，则作为否定结论的证据之一；污染或局部破损可能对特征位点显微照片的比对结果产生影响，但是特征位点的比对结果相互之间是不会影响的，基于多维特征判别的计算方法，少数特征位点显微照片的比对结果不会对模式识别数学模型整体的判别结果产生较大的影响。

根据本发明专利公开的方法，应用模式识别数学模型对标识后的文物或艺术品进行识别，第三步是特征位点相对坐标的识别，经过文字描述和显微照片确认的特征位点，对特征位点之间相对三维坐标值进行比对，在距离测量误差范围内，比对结果吻合与否是比较确定的。

根据本发明专利公开的方法，应用模式识别数学模型对标识后的文物或艺术品进行识别，需要设定一组置信度，由此置信度来决定，在根据文字描述找出特征位点时，可以容忍多少特征位点灭失，在根据显微照片比对确认特征位点时，可以容忍多少特征位点比对结果是不吻合的，在比对特征位点相互之间三维坐标值时，可以容忍多少特征位点比对结果是不吻合的。

根据本发明专利公开的方法，应用模式识别数学模型对标识后的文物或艺术品进行识别，置信度的设置是人工智能与模式识别数学模型的结合与干预；置信度的设置可以根据但不仅限于文物或艺术品的价值、存续年代、破损程度以及鉴定者的偏好来决定的；置信度简单的可以是一组罚值，优选的情况可以是一组罚函数；置信度的设置使得模式识别数学模型具有了人工智能的特性。

根据本发明专利公开的方法，应用模式识别数学模型对标识后的文物或艺术品进行识别，在一定的置信度下，如果有足够多的特征位点经确认是相吻合的，则认定被鉴定的文物或艺术品与原标识的文物或艺术品是同一物件；如果没有足够多的特征位点经确认是相吻合的，则认定被鉴定的文物或艺术品与原标识的文物或艺术品不是同一物件。

根据本发明专利公开的方法，应用模式识别数学模型对标识后的文物或艺术品进行识别，使用了一组定性变量即特征位点的特征文字描述来定义特征位点，使用了一组图形变量即特征位点显微结构照片，来定位每个特征位点；同时使用了一组定量变量即特征位点之间的三维坐标，来关联各个特征位点，由此构建出基于范函的模式识别数学模型，该方法是具有扩展性的，可以使用更多的变量来定义和定位特征位点，也可以采用更多的变量来进行特征位点之间的关联，以应对更加复杂的文物或艺术品唯一性标识的情况。

实施例一古瓷器的唯一性标识：古瓷器是文物与艺术品的一个大类，瓷器是中国古代科学技术的重要发明之一，在近两千年的瓷器史中，先祖生产制作了数量惊人的瓷器，作为文物的古瓷器的唯一性标识是对古瓷器保护的重要工作之一，根据本发明专利公开的方法，一个优选的古瓷器的唯一性标识方法包括：

1）特征位点的选取：古瓷器通常具有外型特征和装饰特征，选取特征位点时尽可能对这些特征予以表征，对于外型特征，通常会在古瓷器的外观结构变化处选择特征位点，如古瓷器的足底的高度、倾斜度、内外径长度，古瓷器的颈部的收缩角度、收缩高度、外张角度、外张高度、最大外径和最小外径、颈部的高度和倾斜角度等；对于装饰特征，通常会在古瓷器的装饰图案所包含的一些特殊的几何形状中选取特征位点，如山石的几何形状、花鸟的几何形状，人物的外观形状等；

2）特征位点的特征描述：应用显微结构照片对古瓷器特征位点进行特征描述，用金相显微镜对古瓷器特征位点进行观测和拍照，为方便显微结构的观测和拍照，所选取的特征位点尽可能在凸面处，这样有利于显微聚焦和拍照；同一个特征位点在不同景深下所看到的显微结构是不同的，所以每个特征位点拍照时都需要设定不同的景深，拍摄一组显微结构照片；

3）特征位点的关联：测量每个特征位点的相对坐标，记录每个特征位点相关联的一组三维坐标值作为其特征值；

4）设定模式识别数学模型的置信度：古瓷器在正常的收藏中，特征位点的显微结构和相对位置坐标值是比较稳定且不容易灭失的，古瓷器的市场价值比较高、仿制水平亦比较高，所以置信度的设置可以比较高，一个优选方案是选择在80%至90%的区间内，也就是说如果存在少量非灭失的特征位点之特征值比对错误，即判别其为仿制赝品。

Claims (4)

1.应用模式识别之多维特征变量判别技术进行文物或艺术品唯一性标识的方法，包括以下步骤：

1）在文物或艺术品上选取特征位点；

2）以定性或定量之变量对特征位点进行精确定位；

3）以定性或定量之变量将特征位点进行相互关联；

4）在此基础上构建多维特征变量数学模型；

5）对文物或艺术品进行唯一性标识；

6）对标识后的文物或艺术品进行唯一性鉴定。

2.应用模式识别之多维特征变量判别技术进行文物或艺术品唯一性标识，以系列显微结构照片组作为特征值，进行特征位点精确定位的方法。

3.应用模式识别之多维特征变量判别技术进行文物或艺术品唯一性标识，以每个特征位点作为原点构建三维坐标系，以所有特征位点的相对三维坐标值的组合作为该特征位点的特征值，以此关联特征位点的方法。

4.应用模式识别之多维特征变量判别技术进行文物或艺术品唯一性标识时，以彼此独立而又相互关联的特征位点来构建模式识别数学模型的方法，使用模式识别数学模型，通过设定一组置信函数，进行特征位点的特征判别，使得判别过程具有人工智能特性，既有较强的容错性，又有较大的冗余性。