CN110287843B - 一种文物指纹区域选定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及文物真伪鉴定领域，特别涉及一种文物指纹区域选定方法，主要包括：步骤1：选择候选区域；步骤2：采集候选区域图像；步骤3：利用SSIM算法筛选出指纹区域。本方法通过多位文物专家独立选择候选区域，利用结构相似性(SSIM)算法筛选得到指纹区域，避免专家选择同一区域造成特征复用，从而保证本方法的鲁棒性和有效性。相较于其他方法，本方法选取的特征区域可以更合理表征文物。

Description

一种文物指纹区域选定方法
技术领域
本发明涉及文物真伪鉴定领域，特别涉及一种文物指纹区域选定方法。
背景技术
文物鉴定是文物保护过程中重要的一环。文物专家通常借助高科技设备提取文物特征，根据自己的经验，利用所学知识判断文物真伪。鉴定工作不仅依赖于专家的个人经验、知识范围，还取决于特征提取的好坏。如果能找到反应文物质地、工艺、年代的细节特征，就可以得到准确的判断结果。因此，找到能反映文物唯一性的局部特征至关重要。
目前，许多学者都提出了选取文物特征的方法。王治国(CN106124508A)采集被鉴器物的线条、形状、图案等图像信息用于鉴别；郭景康(CN105243384A)在文物上选取几十个或上百个具有显著特征的位点用于鉴定；王红(CN107122468A)确定用于防伪的特定区域，由计算机随机选择得到。
发明内容
本发明提出一种文物指纹区域选定方法，与上述各类鉴定方法不同，本方法通过多位文物专家独立选择候选区域，利用结构相似性(SSIM)算法筛选得到指纹区域，避免专家选择同一区域造成特征复用，从而保证本方法的鲁棒性和有效性。相较于其他方法，本方法选取的特征区域可以更合理表征文物。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种文物指纹区域选定方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1：选择候选区域；
步骤2：采集候选区域图像；
步骤3：利用SSIM算法筛选出指纹区域。
进一步，步骤1具体为：由n位文物专家形成鉴定小组，其中5<n<10，每位专家独立选定某文物上的一处候选区域，大小在5×5mm2左右。该区域应具有代表性并能反映该文物的特点。选择应具体遵循以下原则：1)候选区域与周围区域在纹理、质地、颜色上有一定区别，且纹理应尽量复杂，不易被仿制；2)一些能反映文物特点的部位(例如陶器文物上的纹饰，瓷器文物上的胎釉，书画文物上的落款等)应优先选为候选区域；3)文物易损坏的部位或应重点保护的部位(例如瓷器类文物中镂空结构)应优先选为候选区域。
进一步，步骤2具体为：使用高精度相机在n处候选区域各采集一张RGB图像，形成候选特征集{Pi，1＜i＜n}。
进一步，步骤3具体为：在候选特征集中，利用结构相似性(SSIM)算法计算每张图像Pi与剩余图像Pj(1＜j＜n，j≠i)相似度值Sij，求出n-1个相似度值的平方和
Figure BDA0002098238770000021
作为该图像Pi的特异性值。统计n张候选区域图像的特异性值，如图2所示。选出值较小的前m张图(m＜n)，其在文物上对应的区域作为指纹区域。
本发明的优点：
1)多位文物专家独立选择候选区域，专家之间互不了解他人选择的区域，增强了指纹区域的多样性；
2)利用结构相似性(SSIM)算法筛选候选区域，使得指纹区域之间差异较大，避免专家选择同一区域造成特征复用，从而保证本方法的鲁棒性和有效性；
3)相较于其他方法，本方法选取的特征区域可以更合理表征文物。
附图说明
图1是本方法的流程示意图；
图2是特异性值记录示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种文物指纹区域选定方法，包括以下步骤：
步骤1：专家鉴定小组选择候选区域；
步骤2：采集候选区域图像；
步骤3：利用SSIM算法筛选出指纹区域。
进一步，步骤1中，由n位文物专家形成鉴定小组(5＜n＜10)，每位专家独立选定某文物上的一处候选区域，大小在5×5mm2左右；该区域应具有代表性并能反映该文物的特点。选择应具体遵循以下原则：1)候选区域与周围区域在纹理、质地、颜色上有一定区别，且纹理应尽量复杂，不易被仿制；2)一些能反映文物特点的部位(例如陶器文物上的纹饰，瓷器文物上的胎釉，书画文物上的落款等)应优先选为候选区域；3)文物易损坏的部位或应重点保护的部位(例如瓷器类文物中镂空结构)应优先选为候选区域。
进一步，步骤2使用高精度相机在n处候选区域各采集一张RGB图像，形成候选特征集{Pi，1＜i＜n}。
进一步，步骤3在候选特征集中，利用结构相似性(SSIM)算法计算每张图像Pi与剩余图像Pj(1＜j＜n，j≠i)相似度值Sij，求出n-1个相似度值的平方和
Figure BDA0002098238770000031
作为该图像Pi的特异性值。统计n张候选区域图像的特异性值，如图2所示。选出值较小的前m张图(m＜n)，其在文物上对应的区域作为指纹区域。
实施例
在本实施例中，步骤1中，专家鉴定小组选择候选区域具体为：
由10位专家组成鉴定小组，每人独立选择某文物上的候选区域(大小约5×5mm2)
步骤2：采集候选区域图像；
在本实施例中，使用EOS 7DMark II相机搭载MP-E 65mm f/2.81-5X镜头，分别采集10处候选区域的RGB图像，分辨率为5472×3648像素，形成候选区域集{Pi，1＜i＜10}，Pi表示采集到的候选区域图像。
步骤3：利用SSIM算法筛选出指纹区域；
在本实施例中，SSIM算法见式1～4，x、y分别代表两张图像，f1(x，y)、f2(x，y)、f3(x，y)分别反应两张图在亮度、对比度、结构方面的差异，μx、σx、σxy分别代表均值、标准差、协方差。为了比较候选区域的相似程度，设定α＝β＝1，γ＝2，c1＝c2＝c3＝0.00001；
SSIM(x，y)＝(f1(x，y))α·(f2(x，y))β·(f3(x，y))γ (1)
Figure BDA0002098238770000041
Figure BDA0002098238770000042
Figure BDA0002098238770000043
在候选区域集{Pi，1＜i＜10}上利用SSIM算法计算每张图像Pi与剩余9张图像Pj(1＜j＜10，j≠i)相似度值Sij，求出9个相似度值的平方和
Figure BDA0002098238770000044
作为该图像Pi的特异性值。统计10张候选区域图像的特异性值，选出值较小的前5张图，其在文物上对应的区域作为指纹区域。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种文物指纹区域选定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选择候选区域；
步骤2：采集候选区域图像；
步骤3：利用SSIM算法筛选出指纹区域；
所述步骤1具体为：由n位文物专家形成鉴定小组，其中5<n<10，每位专家独立选定某文物上的一处候选区域，大小在5×5mm2左右；
所述候选区域在选择时遵循以下原则：1)候选区域与周围区域在纹理、质地、颜色上有区别；2)能反映文物特点的部位应优先选为候选区域；3)文物易损坏的部位或应重点保护的部位应优先选为候选区域；
所述步骤2具体为：使用高精度相机在n处候选区域各采集一张RGB图像，形成候选特征集{Pi,1<i<n}；
所述步骤3具体为：在候选特征集中，利用结构相似性SSIM算法计算每张图像Pi与剩余图像Pj相似度值Sij，求出n-1个相似度值的平方和
Figure FDA0003310646380000011
作为该图像Pi的特异性值；统计n张候选区域图像的特异性值，选出值较小的前m张图，其在文物上对应的区域作为指纹区域，其中，所述m<n。
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