CN111160145B - 一种鉴别瓷器唯一性的方法 - Google Patents

Abstract

一种鉴别瓷器唯一性的方法，包括步骤：S1、获取待鉴别瓷器A在紫外线光源下n个角度的图像，记第一组图像；S2、获取与步骤S1中同样的n个角度下的X光图像，记第二组图像；S3、提取待鉴别瓷器A第一、第二组图像的图像特征数据；S4、获取瓷器鉴别数据库中与瓷器A对应的瓷器真品B的图像特征数据；S5、根据待鉴别瓷器A图像特征数据与数据库中存储的与瓷器A对应的瓷器真品B图像特征数据进行比对，鉴别瓷器A的唯一性。通过对瓷器A在不同条件下的多幅图像分别提取图像特征，并将该图像特征与数据库中存储的与A对应的瓷器真品B图像特征进行比对，即可鉴别瓷器A的唯一性，成本低、效率高、鉴别准确度高。

Description

一种鉴别瓷器唯一性的方法

技术领域

本发明涉及瓷器的防伪认证技术领域，更具体地，涉及一种鉴别瓷器唯一性的方法。

背景技术

随着经济快速发展，文化古玩市场越发繁荣，交易量和金额不断攀升，古玩市场中与瓷器相关的交易、展览等活动日益频繁。然而在瓷器的流通环节(交易、抵押、外租等)中，瓷器的真伪争议等事件时有发生，而现有瓷器鉴别往往是依赖于鉴别专家的，其是依赖于鉴别专家个人经验、知识的主观鉴别，难以保证鉴别的准确性。因此，市场迫切需要一种低成本、高效率、高可信度的鉴别方法针对瓷器的相似度进行比对，进而实现鉴定瓷器的唯一性的目的，甚至鉴别瓷器的真假。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种鉴别瓷器唯一性的方法，利用瓷器特性以及图像特征比对技术鉴定瓷器的唯一性，不仅成本低、效率高、鉴别准确度高，且鉴定客观，避免了主观鉴定的影响。

本发明采取的技术方案是，一种鉴别瓷器唯一性的方法，包括步骤：

S1、获取待鉴别瓷器A在紫外线光源下n个角度的图像，记为第一组图像；

S2、获取与步骤S1中同样的n个角度下的X光图像，记为第二组图像；

S3、提取待鉴别瓷器A第一组、第二组图像的图像特征数据；

S4、获取瓷器鉴别数据库中存储的与待鉴别瓷器A对应的瓷器真品B的图像特征数据；

S5、根据待鉴别瓷器A的图像特征数据与数据库中存储的与待鉴别瓷器A对应的瓷器真品B的图像特征数据，获取待鉴别瓷器A与瓷器真品B的相似度，以鉴别待鉴别瓷器A的唯一性。

瓷器在烧制过程中，由于黏土的化学性质存在细微差别，原材料微量元素含量略有不同，导致瓷器在烧制过程中会产生不可控的物理和化学反应，表现为瓷器的极细微的裂纹和气泡。而这些裂纹和气泡在紫外线光源和X射线照射下的图像中会非常明显的显现出来。对于不同的瓷器，无论外表如何相似，在紫外线和X射线照射下拍摄的裂纹和气泡图像所反映出的瓷器的纹理特征不会完全相同，这些纹理如同指纹一般具备唯一性。因此，利用瓷器在紫外线光源下、X射线下的图像以及应用于图像的计算机图像分析技术有助于对进行图像的比对或图像中纹理特征的比对，从而获取其相似度，即相似程度，实现瓷器的唯一性鉴定。

本申请方案先通过步骤S1获取在紫外线光源下瓷器n个角度的图像，其中n个角度的图像至少囊括紫外线光源下瓷器的正面、左侧面、右侧面、顶面、底面、背面的正射图像，有助于后续对瓷器各个面进行特征比对，从而提高鉴别的准确度。然后，步骤S2则是在获得紫外线光源下n个角度的图像基础上，利用X光成像设备使用X射线获取X光图像，且同样是获取瓷器n个角度的图像，因X光图像与紫外线光源下图像并不相同，所以为特征鉴别提供另一判断依据，从而提高准确性。步骤S3中，在获取第一、第二组图像后，利用计算机图像分析技术对第一组、第二组图像进行处理，并提取其图像特征数据，图像特征数据包括瓷器图像中瓷器的纹理特征。步骤S4、S5中，数据库存储有与待鉴别瓷器A的2n图像对应角度、光源的瓷器真品B图像，从而在获取到待鉴别瓷器2n图像特征数据后与瓷器真品B对应数据进行比对，并依据比对结果鉴别瓷器A与瓷器B是否为同一瓷器。通过在不同条件下进行瓷器全面的图像获取，再利用计算机图像处理技术提取待鉴别瓷器A所有图像特征数据，并与数据库瓷器真品B图像特征比对鉴别唯一性，该方法成本低、高效、准确度高，提供更为客观的鉴别参考结果。

优选的，步骤S1中待鉴别瓷器A的第一组图像获取方法如下：在能屏蔽外界未知光源的暗房中，使用多光谱相机拍摄待鉴别瓷器A在紫外线光源下n个角度的图像，共获得n幅紫外线光源下图像。优选的，步骤S2中待鉴别瓷器A的第二组图像获取方法如下：在能屏蔽外界未知光源的暗房中，使用X光成像设备拍摄待鉴别瓷器A在与步骤S1同样的n个角度下的图像，共获得n幅X光图像。设置暗房内拍摄可以避免其他外界环境的影响，进而提高鉴别准确度，且应用于包含移动设备的暗房时，能够在保证准确性的同时实现自动化拍摄；多光谱相机在n个不同角度下获取同一波段的图像，每个角度下获取的图像具备唯一性，有助于与瓷器真品B对应图像实现更为精细的比较。

n个角度分别为用于拍摄待鉴别瓷器的正面、背面、左侧面、右侧面、顶面及底面的拍摄角度，光源角度与图像摄取设备角度一致，即光源与图像摄取设备处于同一位置。通过固定拍摄光源以及拍摄设备，转动瓷器特定角度从而实现瓷器多个面的图像获取，拍摄角度即瓷器相对于拍摄设备的转动角度，转动角度包括横向、纵向的转动；除此之外，也能通过瓷器不发生位置变化，光源及拍摄设备发生进行移动而实现多个角度下的图像获取。本方案中利用瓷器摆放的n个角度实现对瓷器的各个面进行图像获取，通过对瓷器各个面的比对，显著提高鉴别准确性。

步骤S1中获取任意角度下的待鉴别瓷器图像后还使用激光定位设备对瓷器摆放角度进行定位，步骤S2基于激光定位信息获取与步骤S1同样n个角度下的X光图像。在步骤S1中每个角度进行图像获取后利用激光定位设备进行定位，从而记录瓷器摆放角度，有助于在步骤S2基于记录信息调整待鉴别瓷器A角度，以获取同样n个角度下的X光图像。

优选的，步骤S3具体包括：

S31、去除第一组、第二组共2n张图像的背景，保留瓷器本体图像，并设置图像背景为黑色，获得2n张背景填充为黑色的填充图像；优选的，去除背景、填充黑色背景均能采用现有技术中的常见图像处理算法，如泛洪算法等。

S32、对填充图像进行边缘检测，对每个图像分别提取横向、纵向两个方向上的纹理特征以及纵向、横向提取纹理特征后对应图像，共获取4n张边缘检测图像；优选的，边缘检测算法采用sobel算子。

S33、利用阈值分割算法处理4n张边缘检测图像，并进行图像去噪处理；优选的，阈值分割算法是基于边缘检测的分隔方法，检测不同区域的边缘进行分割，除此之外，也能依据需求采用其他现有技术阈值分割算法。

S34、将去噪后的图像转化为二维数组形式，共获得4n个二维数组；二维数组包括数值元素，数值元素对应为图像中的像素点，图像的纹理特征即表示为二维数组中所有值为255元素对应的点的位置。

优选的，每个图像对应的二维数组即为每个图像的特征数据，记待鉴别瓷器A所有幅图像的特征数据为A_i，其中i为1至4n的整数，记数据库存储的瓷器真品B对应的图像特征数据为B_j，j为1至4n的整数，B_j为与A_i维度相同的二维数组，且二维数组中数值元素的值为0或255，则步骤S5中鉴别待鉴别瓷器A唯一性的具体步骤如下：

S51、计算B_j与对应A_i的差值，记为C_k，k为1至4n的整数，其中C₁＝B₁-A₁，C₂＝B₂-C₂，…，C_4n＝B_4n-A_4n；

S52、统计C_k中每个二维数组中值不为0的元素个数，记为H_c，其中c为1至4n的整数；同时，统计对应的A_i中值为255的元素个数，记为G_d，其中d为1至4n的整数；分别计算H_c与对应的G_d之间的比值P_e，e为1至4n的整数，其中P₁＝H₁/G₁，P₂＝H₂/G₂，…，P_4n＝H_4n/G_4n；

S53、将比值转为百分比制，并基于所有比值进行比值的平均值μ和标准差σ计算；

S54、若μ≤0.1且σ≤0.1，则可以断定待鉴别瓷器A与瓷器真品B是同一个瓷器分别在不同时间所拍摄，即确定待鉴别瓷器A的唯一性。

优选的，所述n个角度中的n为6。

优选的，每幅图像的像素密度为300ppi。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过对待鉴别瓷器A在不同光源条件下多个角度的图像分别提取图像特征，并将待鉴别瓷器A的图像特征数据与数据库中存储的与待鉴别瓷器A对应的瓷器真品B的图像特征数据进行相似度比对，即可鉴别待鉴别瓷器A的唯一性，即判定待鉴别瓷器A是否为瓷器真品B，该鉴别方法效率高、鉴别准确度高、鉴别结果客观真实，且成本低、硬件要求低，能够广泛应用于不同人群。

具体实施方式

本发明实施例仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。对于本领域技术人员来说，实施例中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例

本实施例提供一种鉴别瓷器唯一性的方法，包括步骤：

S1、获取待鉴别瓷器A在紫外线光源下n个角度的图像，记为第一组图像；

S2、获取与步骤S1中同样的n个角度下的X光图像，记为第二组图像；

S3、提取待鉴别瓷器A第一组、第二组图像的图像特征数据；

S4、获取瓷器鉴别数据库中存储的与待鉴别瓷器A对应的瓷器真品B的图像特征数据；

S5、根据待鉴别瓷器A的图像特征数据与数据库中存储的与待鉴别瓷器A对应的瓷器真品B的图像特征数据，获取待鉴别瓷器A与瓷器真品B的相似度，以鉴别待鉴别瓷器A的唯一性。

瓷器真品第一次出现时，即数据库未存有瓷器真品图像特征数据时，按照S1至S3的操作，对瓷器真品预先进行图像特征数据的采集，并存储于数据库中，以作为以后瓷器鉴别的比对样本。

本发明通过对待鉴别瓷器A在不同光源条件下多个角度的图像分别提取图像特征，并将待鉴别瓷器A的图像特征数据与数据库中存储的与待鉴别瓷器A对应的瓷器真品B的图像特征数据进行相似度比对，即可鉴别待鉴别瓷器A的唯一性，即判定待鉴别瓷器A是否为瓷器真品B，该鉴别方法效率高、鉴别准确度高、鉴别结果客观真实、成本低、硬件要求低。

其中，步骤S1中待鉴别瓷器A的第一组图像获取方法如下：在能屏蔽外界未知光源的暗房中，使用多光谱相机拍摄待鉴别瓷器A在紫外线光源下n个角度的图像。步骤S2中待鉴别瓷器A的第二组图像获取方法如下：在能屏蔽外界未知光源的暗房中，使用X光成像设备拍摄待鉴别瓷器A在与步骤S1同样的n个角度下的图像。设置暗房内拍摄可以避免其他外界环境的影响，进而提高鉴别准确度，且应用于包含移动设备的暗房时，能够在保证准确性的同时实现自动化拍摄。

本实施例中，n个角度分别为用于拍摄待鉴别瓷器的正面、背面、左侧面、右侧面、顶面及底面的拍摄角度。通过固定拍摄光源以及拍摄设备，转动瓷器特定角度从而实现瓷器多个面的图像获取，拍摄角度即瓷器相对于拍摄设备的转动角度。通过瓷器多个面的相似度比对，提高鉴别的准确度。

另外，步骤S3具体包括：

S31、去除第一组、第二组共2n张图像的背景，保留瓷器本体图像，并设置图像背景为黑色，获得2n张背景填充为黑色的填充图像；本实施例中，去除背景、填充黑色背景均能采用现有技术中的常见图像处理算法，如泛洪算法等。

S32、对填充图像进行边缘检测，对每个图像分别提取横向、纵向两个方向上的纹理特征以及纵向、横向提取纹理特征后对应图像，共获取4n张边缘检测图像；本实施例中，边缘检测算法采用sobel算子。

S33、利用阈值分割算法处理4n张边缘检测图像，并进行图像去噪处理；本实施例中，阈值分割算法是基于边缘检测的分隔方法，检测不同区域的边缘进行分割，除此之外，也能依据需求采用其他现有技术阈值分割算法。

S34、将去噪后的图像转化为二维数组形式，共获得4n个二维数组；二维数组包括数值元素，数值元素对应为图像中的像素点，图像的纹理特征即表示为二维数组中所有值为255元素对应的点的位置。

其中，每个图像对应的二维数组即为每个图像的特征数据，记待鉴别瓷器A所有幅图像的特征数据为A_i，其中i为1至4n的整数，记数据库存储的瓷器真品B对应的图像特征数据为B_j，j为1至4n的整数，B_j为与A_i维度相同的二维数组，且二维数组中数值元素的值为0或255，则步骤S5中鉴别待鉴别瓷器A唯一性的具体步骤如下：

S51、计算B_j与对应A_i的差值，记为C_k，k为1至4n的整数，其中C₁＝B₁-A₁，C₂＝B₂-C₂，…，C_4n＝B_4n-A_4n；

S52、统计C_k中每个二维数组中值不为0的元素个数，记为H_c，其中c为1至4n的整数；同时，统计对应的A_i中值为255的元素个数，记为G_d，其中d为1至4n的整数；分别计算H_c与对应的G_d之间的比值P_e，e为1至4n的整数，其中P₁＝H₁/G₁，P₂＝H₂/G₂，…，P_4n＝H_4n/G_4n；

S53、将比值转为百分比制，并基于所有比值进行比值的平均值μ和标准差σ计算；

S54、若μ≤0.1且σ≤0.1，则可以断定待鉴别瓷器A与瓷器真品B是同一个瓷器分别在不同时间所拍摄，即确定待鉴别瓷器A的唯一性。

本实施例中，所述n个角度中的n为6。

本实施例中，每幅图像的像素密度为300ppi。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种鉴别瓷器唯一性的方法，其特征在于，包括步骤：

S1、获取待鉴别瓷器A在紫外线光源下n个角度的图像，记为第一组图像；步骤S1中待鉴别瓷器A的第一组图像获取方法如下：在能屏蔽外界未知光源的暗房中，使用多光谱相机拍摄待鉴别瓷器A在紫外线光源下n个角度的图像；

S2、获取与步骤S1中同样的n个角度下的X光图像，记为第二组图像；步骤S2中待鉴别瓷器A的第二组图像获取方法如下：在能屏蔽外界未知光源的暗房中，使用X光成像设备拍摄待鉴别瓷器A在与步骤S1同样的n个角度下的图像；

S3、提取待鉴别瓷器A第一组、第二组图像的图像特征数据；

S4、获取瓷器鉴别数据库中存储的与待鉴别瓷器A对应的瓷器真品B的图像特征数据；

S5、根据待鉴别瓷器A的图像特征数据与数据库中存储的与待鉴别瓷器A对应的瓷器真品B的图像特征数据，获取待鉴别瓷器A与瓷器真品B的相似度，以鉴别待鉴别瓷器A的唯一性；

步骤S1中获取任意角度下的待鉴别瓷器图像后还使用激光定位设备对瓷器摆放角度进行定位，步骤S2基于激光定位信息获取与步骤S1同样n个角度下的X光图像；

步骤S3具体包括：

S31、去除第一组、第二组共2n张图像的背景，保留瓷器本体图像，并设置图像背景为黑色，获得2n张背景填充为黑色的填充图像；

S32、对填充图像进行边缘检测，对每个图像分别提取横向、纵向两个方向上的纹理特征及纹理特征对应图像，共获取4n张边缘检测图像；

S33、利用阈值分割算法处理4n张边缘检测图像，并进行去噪处理；

S34、将去噪后的图像转化为二维数组形式，共获得4n个二维数组；二维数组包括数值元素，数值元素对应为图像中的像素点，图像的纹理特征即为二维数组中所有值为255元素对应的点的位置；

每个图像对应的二维数组即为每个图像的特征数据，记待鉴别瓷器A所有幅图像的特征数据为A_i，其中i为1至4n的整数，记数据库存储的瓷器真品B对应的图像特征数据为B_j，

j为1至4n的整数，B_j为与A_i维度相同的二维数组，且二维数组中数值元素的值为0或255，则步骤S5中鉴别待鉴别瓷器A唯一性的具体步骤如下：

S51、计算B_j与对应A_i的差值，记为C_k，k为1至4n的整数，其中C₁＝B₁-A₁，C₂＝B₂-C₂，…，

C_4n＝B_4n-A_4n；

S52、统计C_k中每个二维数组中值不为0的元素个数，记为H_c，其中c为1至4n的整数；同时，统计对应的A_i中值为255的元素个数，记为G_d，其中d为1至4n的整数；分别计算H_c与对应的G_d之间的比值P_e，e为1至4n的整数，其中P₁＝H₁/G₁，P₂＝H₂/G₂，…，P_4n＝H_4n/G_4n；

S53、将比值转为百分比制，并基于所有比值进行比值的平均值μ和标准差σ计算；

S54、若μ≤0.1且σ≤0.1，则可以断定待鉴别瓷器A与瓷器真品B是同一个瓷器分别在不同时间所拍摄，即确定待鉴别瓷器A的唯一性。

2.根据权利要求1所述的一种鉴别瓷器唯一性的方法，其特征在于，n个角度分别为用于拍摄待鉴别瓷器的正面、背面、左侧面、右侧面、顶面及底面的拍摄角度。

3.根据权利要求1所述的一种鉴别瓷器唯一性的方法，其特征在于，所述n为6。

4.根据权利要求1所述的一种鉴别瓷器唯一性的方法，其特征在于，每幅图像的像素密度为300ppi。