CN112834507A - 一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用光学手段测试或分析的技术领域，具体为一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统及方法，该方法包括以下步骤：对书画作品本体进行信息采集获得标准图像信息，以标准图像信息作为唯一性识别的基准，此后作品流通过程中，对待测样品进行信息采集，再进行作品的形态比对，形态不一致时，代表待测样品为仿品，当形态一致时，进一步进行墨迹识别，当墨迹判断结果为手绘时，代表待测样品和作品本体为同一作品；当墨迹判断结果为喷绘时，代表待测样品为仿品。采用本方案能够解决现有技术中对书画等平面作品进行唯一性识别时，鉴定手段过于复杂，鉴定速度较慢，导致实用性不强的技术问题，解决文物艺术品安全流通的瓶颈问题。

Description

一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统及方法

技术领域

本发明涉及利用光学手段测试或分析的技术领域，具体为一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统及方法。

背景技术

书画，又名字画，素有“软黄金”之称，极受各收藏爱好者的喜爱。随着书画艺术的不断发展和收藏价值的不断提高，造假、售假、买假之风盛行，使得相当大一部分的书画赝品进入书画市场，更甚者，部分不法分子在博物馆或私人外借书画进行展览时，对书画进行掉包，使用书画赝品替换书画真迹，极大的损害了收藏者的权益，制约了书画市场的健康发展，也影响到文物艺术品金融化的过程。

同时随着科学技术的发展，书画的造假手段也在不断的发生变化，采用高精度的设备进行印刷获得高科技印刷品，高科技印刷品与书画真迹对毫无经验的普通人而言，仅靠肉眼是很难辨别的，对高科技印刷品进行做旧获得书画赝品，对书画赝品的年代进行造假，使得书画赝品与书画真迹极其相似。

因此，如何保障文物艺术品安全流通是当前待解决的首要问题，文物艺术品安全流通的首要前提在于建立有效的可移动艺术品唯一性识别机制和体系，在某种程度上讲，这一体系的效用甚至超越鉴定活动，这就尤如不动产登记一样，能够持续有效识别特定物是否为其本体，方可保障流通的安全，也才能为文博(博物馆院、艺术馆、交易所等)提供使用的追溯手段，并最终实现稳定秩序，让赝品无从藏身。

书画类艺术品，均为创制者辛勤劳动的结晶，而手工创制最大的特点是没有任何一件书画类作品会与其它作品完全相同，即使版画作品，每一件成品也是有其特有的特征从而与其他件进行区分的，这是书画唯一性识别的基础条件之一。书画类艺术品创制完成后，尽管受存续和流通的影响，会在一定程度上发生变化，例如装裱、卷裹以及随时间推移发生的纸张黄化、笔画干裂等，但这些变化在不影响其价值承载时，始终处于相对稳定状态，其本体特征在变与不变之间能够持续保留足够的稳定性，这是书画唯一性识别的基础条件之二。信息技术的高速发展，为书画基于唯一性识别关键技术而实现登记流通管理提供了技术生态保障，社会对一种能够高效、快速、准确、便捷、低成本唯一性识别方法面世充满渴望，此为书画唯一性识别基础条件之三。

为实现这一目标，不少人进行了大量的探索，目前主要有两种类型：一为附加型，一为本体型。将身份标识以特定方式附加于书画作品之上，以达到唯一性识别的效果，是谓附加型。从传统的粘贴标笺、于结构件上画写标识等明示方式，到条形码、二维码、暗记、芯片等隐含方式，不一而足。众所周知，艺术品系特殊商品，任何对其有所改变的行为都可能被视为影响其艺术价值的潜在风险，加上附加型技术方法难以统一且仍存在被破坏或仿制的可能，所以几乎不可能成为唯一性识别的主流。

以书画艺术品本体特征构建唯一性识别体系，为本体型。文物艺术品本体特征是不能替换、不能破坏、不能仿摹的固有特征，失去本体特征意味着此物已不是此物。所以，本体型之路是解决唯一性识别的终极路径，目前的探索主要集中在两个方面：一是显微型。先采集对书画全局和局部，用做概览和定位，然后利用显微技术进行几十倍数百倍的放大获取数处显微形貌细节信息，二次比对时，找到原初显微采集点，再次采集微形貌细节信息，通过两次采集的形貌细节信息进行比对，以判断是否为原初件。此方法从原理上讲是可行的，显微视场内由书画内容组成的笔画、油墨以及相应的纸张载体显微形态，具有相对稳定性，也无法仿制，只要能找到原初采集位置，通过这种显微形态的对比判断以识别同一书画有较高的可靠性。但事实上，应用层面不具操作性，主要反映在：显微放大获取形貌是该方法的基本要求，意味着其比较判断的基础只能基于微观层面，出于准确性要求，必须由多处特定位置微观形貌的相互印证才能得出判断结果。但是，显微视场是微小的，每一次验证都要准确找到初次采集位置并于同样条件下采集多处微观细节信息，这是极为困难的；同时，信息间比对是基于显微形貌的直接比较，因显微形貌的随机无序性，只能采取人工识别，比对效率必然极为低下。第三，前述二项直接决定了采用此方法无法实现智能化，由人工操作、识别这一固有桎梏根植于基本原理之上，无法低成本取代，故基于显微的本体型唯一性识别方法无法成为落地应用的主体方法。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，以解决现有技术中对书画进行唯一性识别时，鉴定手段过于复杂，鉴定速度较慢，导致实用性不强的技术问题。

本质上讲，文物艺术品唯一性识别问题是一个证据问题。它不同于鉴定，需要从眼学和科学两个层面进行审视；也不同于评估，需从人文、艺术世俗、美学、稀少程度、关注度等方面考量。唯一性识别必须以证据学眼光，审查基于文物艺术品本体的唯一性，关键在于可持续识别和追溯；同时必须结合现代信息技术，以方便、快捷、准确、低成本、无损、无附加等原则指导下，充分利用证据学构建方法与体系，形成纵、横结构合理的登记管理平台，即时间可持续追溯，同时能普适应用所有场景的登记管理平台。

而实现这一目标的关键在于解决实物对象的本体特征数字化。只有数字化才能智能化，海量的可移动文物艺术品要达到有序安全的管理和流通秩序，不依靠信息技术手段无疑于痴人说梦。同样，没有统一的规则和规范，形不成互联互通的机制，壁垒处处，数字化的过程和结果无法共享，只会形成新的一盘散沙状态。基于这一思考，申请人以其在证据学、物证技术、司法鉴定及文物艺术品鉴定等方面的丰富经验，结合其材料学、电子学、仪器分析等专业背景，从系统角度设计并验证了本发明方法和系统

申请人对文物鉴定行业现有的文物造假手段进行资料的收集和分析。经过研究，申请人发现针对于书画造假，现有的造假手段主要分为三类，一是人工手绘造假，二是机器喷绘造假，三是机器喷绘和人工手绘结合造假。第一种造假手段由具有绘画经验的造假者进行临摹，但是这样形成的仿品与真迹之间在形态上会存在明显的差异，尤其在仿品和真迹对比时差异非常明显。第二种造假手段由现代化高精度喷绘设备进行喷绘，喷绘形成的仿品与真迹之间在形态上几乎相同，但是仿品由于喷绘形成，对于笔锋、墨迹的浓淡与真品之间仍存在差异。第三种造假手段先由现代化高精度喷绘设备进行喷绘，再由造假者在喷绘形成的仿品上进一步加工，但是这样形成的仿品仍具有第一种造假手段的缺点，同时由于喷绘形成的仿品表面会有一层油膜，后续加工添涂的墨或颜料浮于表面，容易被人察觉。因此在文物鉴定行业第二种造假手段为主流手段，采用第二种造假手段保证仿品与真迹之间形态上几乎相同，由此蒙骗了古玩市场上的众多收藏爱好者。

经过申请人的调查和研究，申请人决定从机器喷绘和人工手绘的角度出发，寻求机器喷绘和人工手绘之间的不同，从而进行研究。初步确定从墨迹、笔刷、浓淡和材质等多个方向可区分机器喷绘和人工手绘，因此申请人针对每一方向进行深入研究，最终确定将墨迹的材质作为研发重点。因为申请人在研究过程中发现，古字画由书画家进行执笔书写或绘制，其采用墨为碳墨，由于碳墨水分蒸发后容易干结，因此机器喷绘中无法使用碳墨，更多的是使用油墨，通过书画中墨迹的材质便可对机器喷绘和人工手绘进行区分。

但是仅从机器喷绘和人工手绘的角度进行文物的识别，无法鉴别采用第一种和第三种造假手段制作的仿品。经过申请人的思考和研究，申请人想要把仿品限定在机器喷绘制作而成，最终通过机器喷绘制作仿品与真迹在形态上几乎相同的特性，反向确定通过形态进行筛选将筛选合格的仿品限定在机器喷绘形成，由此形成了本申请的技术方案。申请人正是基于第一种和第三种造假手段均有人工手绘，而人工手绘的仿品就很难做到与书画真迹的形态一致，因此申请人采用排出法的构思，通过形态上的筛选首先可以鉴别出采用第一种和第三种造假手段的仿品，同时也将通过形态筛选的书画限定在真迹和机器喷绘的仿品之间，在此基础上结合墨迹的材质，对通过形态筛选的书画进行机器喷绘和人工手绘的判断，从而实现对书画唯一性的识别，在保证鉴定准确性的同时，提高鉴定速度，实用性强，易于使用和推广。

由于已知的文物艺术品唯一性识别现在仍然存在鉴定速度慢、准确度有待考证的问题，因此人们仍致力于对文物鉴定技术或设备的研究。经过申请人的调研，发现提高文物鉴定的识别速度包括以下几种方式，一是对鉴定设备的硬件进行改进，更加便捷、快速的实现对信息的采集；二是对鉴定过程中的图像处理算法、图像对比算法等进行改进，提高图像识别速度；三是以降低准确度为代价，提高鉴定速度。由于第三种方式会对文物鉴定的准确度造成影响，而文物鉴定的准确度是最重要的指标，因此现在并未有人针对第三种方式进行相关研究。现在的人们在文物识别方面，所关注的方向是结合现代化的科学手段，利用一些更加高科技、更加智能化的技术实现对文物的唯一性识别。由于全新的技术和设备的研发是非常艰难，因此人们更多的是在现有技术或现有设备的基础上进行改进，从而获得更加智能、更加准确的技术或设备，因此人们在现有技术以及所关注方向的引导下，是对现有的技术或设备进行改进，例如对现有技术中的图像识别算法进行优化，提高识别速度，例如采用大数据技术对辅助进行文物鉴定。

本发明提供的基础方案一：一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，包括以下步骤：

获取信息采集信号，当获取到信息采集信号时，自动根据预设的光源信息对标准样品进行照明，同时采集不同光源照明下的标准图像信息，并对光源信息和标准图像信息进行关联存储；

获取信息比对信号，当获取到信息比对信号时，自动根据预设的光源信息对待测样品进行照明，同时采集不同光源照明下的鉴别图像信息；

当全部光源下的鉴别图像信息采集完成时，调用对应的标准图像信息，对标准图像信息和鉴别图像信息进行比对，生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致，当形态判断结果为形态不一致时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，输出不同样品的识别结果；

当形态对比结果为形态一致时，对鉴别图像信息进行墨迹识别，生成墨迹判断结果，墨迹判断结果包括手绘和喷绘；当墨迹判断结果为手绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为同一样品，输出同一样品的识别结果；当墨迹判断结果为喷绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，输出不同样品的识别结果。

基础方案一的有益效果：先对书画真迹的基础信息进行收集和存储，作为后续书画唯一性识别的参考信息。在信息收集阶段获取的信号为信息采集信号，在书画鉴定阶段获得的信号为信息比对信号，通过信息采集信号和信息比对信号区分不同的阶段，从而执行不同的操作。

据申请人了解到书画的造假，为了保证仿品和真迹从人眼上无法区分，其主要的造假手段为喷绘，通过喷绘的方式使得仿品和真迹在形态上几乎一模一样。因此在对书画进行唯一性识别时，首先进行物理形态上的鉴别，通过比对待测书画和书画真迹的形态，形态不一致则代表待测书画和书画真迹并非同一幅书画，通过形态上的鉴别，能够鉴别出大部分的仿品，从而有效的提升书画的鉴定速度。

对于形态与书画真迹一致的待测书画，具有两种情形，一是待测书画即为书画真迹，二是待测书画为喷绘的仿品，因此对于形态与书画真迹一致的待测书画，需进一步进行鉴别。书画真迹是书画家采用碳墨执笔书写或绘制作品，而仿品则是采用油墨喷绘而成，执笔书写和喷绘必然存在不同之处，因此本申请中进一步对待测书画进行墨迹识别，由此判断待测书画的形成方式，从而鉴别待测书画与书画真迹是否为同一幅书画。

本申请先进行形态鉴别，再进行墨迹鉴别，通过形态鉴别可筛除大部分的仿品，有效提升识别速度，同时通过形态鉴别，将仿品的造假手段限制在喷绘中，后续只需进行喷绘和手绘的鉴别，便可实现对待测书画的鉴别。与现有的书画鉴别手段相比，本申请的鉴定手段简单，识别速度得到有效提升，且对于书画唯一性识别的准确度有所保障，实用性强。

进一步，标准图像信息包括标准样品的局部图像信息或标准样品的全局图像信息，当标准图像信息为局部图像信息时，采集的标准图像信息和鉴别图像信息为标准样品和待测样品相同区域的图像信息。

名词说明：全局图像信息为采集的书画中整幅画芯的图像信息，局部图像信息为采集的书画中某一指定局部的图像信息。

有益效果：书画具有众多尺寸，例如三尺斗方、大八尺等，部分书画的尺寸较大，此时若采集全局图像信息，则需要的设备尺寸较大，实用性不高。因此根据书画的尺寸可选择采集局部图像信息或全局图像信息，选择采集合适的图像信息，提升本申请技术方案的实用性。

进一步，预设的光源包括白光，以及红光、绿光、橙光、蓝光、黄光、紫光、红外线、紫外线、荧光激发光中的多种。

有益效果：本申请不单单应用于书画鉴定中，还可以应用于司法鉴定、检验检测等，不同应用场景下对于光源的需求不同，多种光源的设置，有利于本申请的技术方案在不同的应用场景下进行应用。

进一步，预设的光源包括白光，对标准图像信息和鉴别图像信息进行比对的具体步骤如下：对白光照明下的标准图像信息和鉴别图像信息自动进行角度校正，在角度校正后，自动标定特征点，并在标定后，根据白光照明下的标准图像信息和鉴别图像信息中的特征点判断标准样品和待测样品的形态是否一致。

有益效果：白光又称为自然光，白光照明下的标准图像信息和鉴别图像信息与人眼所感知的图像相似，通过白光照明下的标准图像信息和鉴别图像信息便能实现形态的鉴别。由于书画在收卷和放卷以及信息采集的过程中，可能会出现弯折或倾斜的情况，因此先对采集的标准图像信息和鉴别图像信息进行角度校正，再对角度校正后的标准图像信息和鉴别图像信息进行形态判断，避免因弯折或倾斜的情况影响对待测书画的鉴定结果，提高采用本申请技术方案进行唯一性识别的准确度。

进一步，预设的光源还包括红光、绿光、橙光、蓝光、黄光、紫光、红外线、紫外线、荧光激发光中的多种，对鉴别图像信息进行墨迹识别的具体步骤如下：获取除白光以外其余光源照明下的鉴别图像信息，根据其余光源照明下的鉴别图像信息生成待测样品的光谱信息，并调用预设的光谱信息，判断生成的光谱信息和调用的光谱信息是否一致，并根据判断结果和预设的光谱信息生成墨迹识别结果。

有益效果：由于进行墨迹鉴别的待测书画，已经通过形态鉴定，因此在进行墨迹鉴定时只需对其墨迹的形成方式进行鉴定即可。通过不同光源照明下的鉴别图像信息生成待测样品的光谱信息，不同材质对应的光谱信息不同，通过与预设的光谱信息进行判断，从而获悉待测书画上墨迹的形成方式，进而实现对待测书画的唯一性识别。

进一步，预设的光谱信息包括碳墨或油墨的光谱信息中的一种，墨迹识别结果包括油墨和碳墨；当预设的光谱信息为碳墨的光谱信息时，若生成的光谱信息和调用的光谱信息一致，则待测样品中的墨迹材质为碳墨，反之则为油墨；当预设的光谱信息为油墨的光谱信息时，若生成的光谱信息和调用的光谱信息一致，则待测样品中的墨迹材质为油墨，反之则为碳墨。

有益效果：书画真迹是书画家采用碳墨执笔书写或绘制的作品，而仿品则是采用油墨喷绘而成，因此执笔书写和喷绘形成的书画上墨迹的材质存在区别。而不同材质的光谱信息是不同的，因此基于已知碳墨或油墨的光谱信息的情况下，通过对比生成的光谱信息和已知的光谱信息便可实现对墨迹材质的识别，从而实现对待测书画形成方式的识别，进而实现对待测书画的唯一性识别。

本发明的目的之二在于提供一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统。

本发明提供基础方案二：一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统，使用上述的一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法。

基础方案二的有益效果：采用本方案先进行形态鉴别，再进行墨迹鉴别，通过形态鉴别可筛除大部分的仿品，有效提升鉴定速度，同时通过形态鉴别，将仿品的造假手段限制在喷绘中，后续只需进行喷绘和手绘的鉴别，便可实现对待测书画的鉴别。与现有的书画鉴别手段相比，本申请的鉴定手段简单，鉴定速度得到有效提升，且对于鉴定的准确度有所保障，实用性强。

进一步，包括光源发生模块、信息采集模块、图像处理及分析模块和数据库，数据库中预设有光源信息；

光源发生模块用于接收使用者输入的信息采集信号，并在接收时，调用光源信息发出不同波段的光源依次对标准样品进行照明；信息采集模块用于光源发生模块对标准样品进行照明时，同步采集不同光源照明下的标准图像信息；数据库用于关联存储光源信息和标准图像信息；

光源发生模块还用于接收使用者输入的信息比对信号，并在接收时，调用光源信息发出不同波段的光源依次对待测样品进行照明；信息采集模块还用于光源发生模块对待测样品进行照明时，同步采集不同光源照明下的鉴别图像信息；

图像处理及分析模块用于信息采集模块采集完全部光源下的鉴别图像信息时，调用对应的标准图像信息，比对标准图像信息和鉴别图像信息生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致，当形态判断结果为形态不一致时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，生成并输出不同样品的识别结果；

图像处理及分析模块还用于当形态对比结果为形态一致时，对鉴别图像信息进行墨迹识别，生成墨迹判断结果，墨迹判断结果包括手绘和喷绘；当墨迹判断结果为手绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为同一样品，生成并输出同一样品的识别结果；当墨迹判断结果为喷绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，生成并输出不同样品的识别结果。

有益效果：光源发生模块的设置，提供不同的光源进行照明，便于后续实现对不同光源下的标准图像信息和鉴别图像信息的采集。信息采集模块的设置，实现对不同光源下的标准图像信息和鉴别图像信息的采集。

图像处理及分析模块的设置，对标准图像信息和鉴别图像信息进行图像分析，实现对书画真迹和待测书画的形态分析。形态判断结果为形态不一致，则认为待测书画和书画真迹是不同的书画，即待测书画为仿品，反之，则认为待测书画有可能与书画真迹是同一副书画，需要进一步进行鉴定。通过形态鉴定可对大部分的仿品进行鉴别，从而提升书画的鉴定速度。在进一步鉴定时，对待测书画的形成方式进行鉴别，由于形态鉴定已经将待测书画限定在两种情况，一是待测书画即为书画真迹，二是待测书画为喷绘的仿品，因此通过对书画形成方式的鉴别便可实现对待测书画的唯一性识别。

与现有的书画鉴别手段相比，本申请的鉴定手段简单，鉴定速度得到有效提升，且对于鉴定的准确度有所保障，实用性强。

进一步，图像处理及分析模块包括图像校正子模块、图像对比子模块和识别结果生成子模块，光源包括白光；

图像校正子模块用于调用白光照明下的标准图像信息，对白光照明下的鉴别图像信息和调用的标准图像信息自动进行角度校正，并将完成角度校正的鉴别图像信息和标准图像信息发送给图像对比子模块；

图像对比子模块用于分别对鉴别图像信息和标准图像信息自动标定特征点，并在完成标定时，根据鉴别图像信息和标准图像信息中的特征点判断标准样品和待测样品的形态是否一致，生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致；

识别结果生成子模块用于当图像对比子模块生成形态不一致的形态判断结果时，生成不同样品的识别结果。

有益效果：由于书画在收卷和放卷以及信息采集的过程中，可能会出现弯折或倾斜的情况，图像校正子模块的设置，能够对采集到的白光照明下的鉴别图像信息和标准图像信息进行角度校正，从而提升后续形态对比的准确度。

图像对比子模块的设置，实现对鉴别图像信息和标准图像信息进行形态对比，即实现书画真迹和待测书画的形态对比。

识别结果生成子模块的设置，当形态判断结果为形态不一致时，代表待测书画和书画真迹为不同的书画，即可认为待测书画为仿品，此时生成不同样品的识别结果，从而提醒使用者。

进一步，图像处理及分析模块还包括墨迹光谱识别子模块和墨迹材质判断子模块，光源还包括红光、绿光、橙光、蓝光、黄光、紫光、红外线、紫外线、荧光激发光中的多种；

墨迹光谱识别子模块用于当图像对比子模块生成形态一致的形态判断结果时，调用除白光以外其余光源照明下的鉴别图像信息，根据调用的鉴别图像信息生成待测样品的光谱信息，将光谱信息发送给墨迹材质判断子模块；

墨迹材质判断子模块用于接收光谱信息，并在接收时，调用预设的光谱信息，判断墨迹光谱识别子模块生成的光谱信息和调用的光谱信息是否一致，根据判断结果和预设的光谱信息生成墨迹识别结果；

识别结果生成子模块还用于根据墨迹识别结果生成墨迹判断结果，当墨迹判断结果为手绘时，生成同一样品的识别结果，当墨迹判断结果为喷绘时，生成不同样品的识别结果。

有益效果：墨迹光谱识别子模块的设置，对不同光源照明下的鉴别图像信息进行图像分析，从而获悉对应材质的光谱信息。

墨迹材质判断子模块的设置，基于已知光谱信息的情况下，对鉴别图像信息对应的光谱信息进行判断，从而获悉鉴别图像信息对应的材质，进而获悉待测书画的形成方式，由此实现对待测书画的唯一性识别。

识别结果生成子模块的设置，当墨迹判断结果为手绘时，代表待测书画为执笔书写或绘制而成，即可认为待测书画与书画真迹为同一幅书画，此时生成同一样品的识别结果。当墨迹判断结果为喷绘时，代表待测书画为喷绘而成，即可认为待测书画为仿品，此时生成不同样品的识别结果。通过识别结果提醒使用者，当前待测书画是否与书画真迹为同一幅书画。

附图说明

图1为本发明一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统实施例的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例

一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统，使用一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，该系统如附图1所示，包括光源发生模块、信息采集模块、图像处理及分析模块和数据库。光源发生模块包括带通照明光源和功能照明光源，通过带通照明光源发出可见光，例如白光、红光、蓝光等，通过功能照明光源发出不可见光，例如红外线、荧光激发光等。信息采集模块包括灰度图像传感器。

数据库中预设有光源信息和光谱信息，光源信息是指不同波段的光源，光源包括白光，以及红光、绿光、橙光、蓝光、黄光、紫光、红外线、紫外线、荧光激发光中的多种，在本实施例中以鉴定书画中墨迹的材质为例，因此本实施例中光源包括白光、红光、绿光、蓝光、红外线和荧光激发光，本实施例中的标准样品为书画真迹，待测样品为待测书画。光谱信息包括碳墨或油墨的光谱信息中的一种。

在书画真迹流通前，对书画真迹进行信息的收集。对标准样品进行信息的采集时，调整标准样品与信息采集模块之间的位置，使得信息采集模块正对标准样品相对中心位置，在其他实施例中，调整标准样品与信息采集模块之间的位置，使得信息采集模块正对标准样品的指定位置。在信息采集过程中，要求标准样品与信息采集模块相对位置保持一致。光源发生模块用于接收使用者输入的信息采集信号，并在接收时，调用光源信息连续发出不同波段的光源依次对标准样品进行照明。信息采集模块用于光源发生模块对标准样品进行照明时，同步采集不同光源照明下的标准图像信息，在本实施例中，采集的标准图像信息为白光、红光、绿光、蓝光、红外线和荧光激发光照明下的标准图像信息。

数据库用于关联存储光源信息和标准图像信息，为便于查询和调用各书画真迹的标准图像信息和对应的光源信息，在对光源信息和标准图像信息进行存储时，基于标准图像信息自动生成查询代码，将查询代码作为索引对光源信息和标准图像信息进行关联存储。具体的，数据库中还预存有代码生成规则，通过图像识别技术根据标准图像生成书画真迹的采集特征，采集特征包括书画尺寸、书画名称，基于书画尺寸和书画名称根据代码生成规则自动生成查询代码，将查询代码作为索引对光源信息和标准图像信息进行关联存储。

在书画真迹流通过程中，任一收藏者可对其获得的书画进行唯一性识别，此时进行唯一性识别的书画即为待测样品。在对待测样品进行信息的采集时，光源发生模块还用于接收使用者输入的信息比对信号，并在接收时，调用光源信息发出不同波段的光源依次对待测样品进行照明。信息采集模块还用于光源发生模块对待测样品进行照明时，同步采集不同光源照明下的鉴别图像信息，在本实施例中，采集的鉴别图像信息为白光、红光、绿光、蓝光、红外线和荧光激发光照明下的鉴别图像信息。信息采集模块包括灰度图像传感器，标准图像信息和鉴别图像信息均为通过灰度图像传感器采集的灰度图像。

信息采集模块采集的标准图像信息包括标准样品的局部图像信息或标准样品的全局图像信息，当标准图像信息为局部图像信息时，采集的标准图像信息和鉴别图像信息分别为标准样品和待测样品相同区域的图像信息。

图像处理及分析模块用于信息采集模块采集完全部光源下的鉴别图像信息时，调用对应的标准图像信息，比对标准图像信息和鉴别图像信息生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致，当形态判断结果为形态不一致时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，生成并输出不同样品的识别结果。

图像处理及分析模块还用于当形态对比结果为形态一致时，对鉴别图像信息进行墨迹识别，生成墨迹判断结果，墨迹判断结果包括手绘和喷绘；当墨迹判断结果为手绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为同一样品，生成并输出同一样品的识别结果；当墨迹判断结果为喷绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，生成并输出不同样品的识别结果。

具体的，图像处理及分析模块，包括图像调用子模块、图像校正子模块、图像对比子模块、识别结果生成子模块、墨迹光谱识别子模块和墨迹材质判断子模块。

图像调用子模块用于通过图像识别技术根据鉴别图像信息生成待测书画的采集特征，采集特征包括书画尺寸、书画名称，基于书画尺寸和书画名称调用代码生成规则自动生成查询代码，根据查询代码对数据库中存储的标准图像信息进行搜索，最终搜索到的标准图像信息即为鉴别图像信息对应的标准图像信息，调用搜索到的标准图像信息。查询代码的代码生成规则基于特征的类、目分级编码方式，利于快速无遗漏获取识别对象。

图像校正子模块用于信息采集模块采集完全部光源下的鉴别图像信息时，调用白光照明下的标准图像信息，对白光照明下的鉴别图像信息和调用数据库中对应的标准图像信息自动进行角度校正，在将完成角度校正时，将角度校正后的鉴别图像信息和标准图像信息发送给图像对比子模块。对应的标准图像信息是指与待测样品图案相同的标准样品的标准图像信息，例如当待测样品为洛神赋图，则对应的标准图像信息为数据库中存储的洛神赋图的标准图像信息，通过查询代码即可搜索获取。

图像对比子模块用于分别对鉴别图像信息和标准图像信息自动标定特征点，在完成标定时，根据鉴别图像信息和标准图像信息中的特征点判断标准样品和待测样品的形态是否一致，生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致。当判断为不一致时生成形态不一致的形态判断结果，当判断为一致时生成形态一致的形态判断结果。在其他实施例中，也可调用除白光以外其余光源照明下的标准图像信息，根据调用的标准图像信息生成彩色标准图像，同时调用除白光以外其余光源照明下的鉴别图像信息，根据调用的鉴别图像信息生成彩色鉴别图像，基于彩色标准图像和彩色鉴别图像进行形态判断。

识别结果生成子模块用于当图像对比子模块生成形态不一致的形态判断结果时，生成不同样品的识别结果。不同样品的识别结果代表待测样品和标准样品为不同的书画，因此待测样品为仿品，通过反馈识别结果对使用者进行提醒。

墨迹光谱识别子模块用于当图像对比子模块生成形态一致的形态判断结果时，调用除白光以外其余光源照明下的鉴别图像信息，在本实施例中，即为调用红光、绿光、蓝光、红外线和荧光激发光照明下的鉴别图像信息。墨迹光谱识别子模块还用于根据调用的鉴别图像信息生成待测样品中墨迹的光谱信息，将光谱信息发送给墨迹材质判断子模块。待测样品中的墨迹是指书画中墨、颜料形成的字或画。

墨迹材质判断子模块用于接收光谱信息，并在接收时，调用预设的光谱信息，判断墨迹光谱识别子模块生成的光谱信息和调用的光谱信息是否一致，根据判断结果和预设的光谱信息生成墨迹识别结果，墨迹识别结果包括油墨和碳墨。具体的，在本实施例中数据库预存的光谱信息为油墨的光谱信息，墨迹材质判断子模块用于判断墨迹光谱识别子模块生成的光谱信息和调用的光谱信息是否一致，当判断为一致时生成油墨的墨迹识别结果，当判断为不一致时，生成碳墨的墨迹识别结果。在其他实施例中，数据库中预存的光谱信息为碳墨的光谱信息，墨迹材质判断子模块用于判断墨迹光谱识别子模块生成的光谱信息和调用的光谱信息是否一致，当判断为一致时生成碳墨的墨迹识别结果，当判断为不一致时，生成油墨的墨迹识别结果。

识别结果生成子模块还用于根据墨迹识别结果生成墨迹判断结果，墨迹判断结果包括手绘和喷绘，当墨迹识别结果为碳墨时，则生成手绘的墨迹判断结果，当墨迹识别结果为碳墨时，则生成喷绘的墨迹判断结果。当墨迹判断结果为手绘时，生成同一样品的识别结果，当墨迹判断结果为喷绘时，生成不同样品的识别结果。不同样品的识别结果代表待测样品和标准样品为不同的书画，因此待测样品为仿品。同一样品的识别结果代表待测样品和标准样品为同一幅书画，通过反馈识别结果对使用者进行提醒。

一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，基于上述一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统，该方法包括以下步骤：

在书画真迹流通前，对书画真迹进行信息的收集。获取信息采集信号，当获取到信息采集信号时，自动根据预设的光源信息对标准样品进行连续照明，同时采集不同光源照明下的标准图像信息，并对光源信息和标准图像信息进行关联存储。对标准样品进行信息的采集时，调整标准样品与信息采集模块之间的位置，使得信息采集模块正对标准样品相对中心位置，在其他实施例中，调整标准样品与信息采集模块之间的位置，使得信息采集模块正对标准样品的指定位置。在信息采集过程中，要求标准样品与信息采集模块相对位置保持一致，即标准图像信息为同视场同位置连续采集的不同波长光源照明下的图像信息。

为便于查询和调用各书画真迹的标准图像信息和对应的光源信息，在对光源信息和标准图像信息进行存储时，基于标准图像信息自动生成查询代码，将查询代码作为索引对光源信息和标准图像信息进行关联存储。具体的，预存有代码生成规则，通过图像识别技术根据标准图像生成书画真迹的采集特征，采集特征包括书画尺寸、书画名称，基于书画尺寸和书画名称根据代码生成规则自动生成查询代码，将查询代码作为索引对光源信息和标准图像信息进行关联存储。

在书画真迹流通过程中，任一收藏者可对其获得的书画进行唯一性识别，此时进行唯一性识别的书画即为待测样品。获取信息比对信号，当获取到信息比对信号时，自动根据预设的光源信息对待测样品进行连续照明，同时采集不同光源照明下的鉴别图像信息。标准图像信息和鉴别图像信息均为通过灰度图像传感器采集的灰度图像。

标准图像信息包括标准样品的局部图像信息或标准样品的全局图像信息，当标准图像信息为局部图像信息时，采集的标准图像信息和鉴别图像信息为标准样品和待测样品相同区域的图像信息。预设的光源包括白光，以及红光、绿光、橙光、蓝光、黄光、紫光、红外线、紫外线、荧光激发光中的多种，在本实施例中预设的光源包括白光、红光、绿光、蓝光、红外线和荧光激发光。

当全部光源下的鉴别图像信息采集完成时，调用对应的标准图像信息，对标准图像信息和鉴别图像信息进行比对，生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致，当形态判断结果为形态不一致时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，输出不同样品的识别结果。具体步骤如下：

当全部光源下的鉴别图像信息采集完成时，调用对应的标准图像信息，对应的标准图像信息是指与待测样品图案相同的标准样品的标准图像信息，例如当待测样品为洛神赋图，则对应的标准图像信息为数据库中存储的洛神赋图的标准图像信息。具体的，通过图像识别技术根据鉴别图像信息生成待测书画的采集特征，采集特征包括书画尺寸、书画名称，基于书画尺寸和书画名称调用代码生成规则自动生成查询代码，根据查询代码对存储的标准图像信息进行搜索，最终搜索到的标准图像信息即为鉴别图像信息对应的标准图像信息，调用搜索到的标准图像信息。查询代码的代码生成规则基于特征的类、目分级编码方式，利于快速无遗漏获取识别对象。

对白光照明下的标准图像信息和鉴别图像信息自动进行角度校正，在角度校正后，自动标定特征点，并在标定后，根据白光照明下的标准图像信息和鉴别图像信息中的特征点判断标准样品和待测样品的形态是否一致，生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致。当判断为不一致时生成形态不一致的形态判断结果，当判断为一致时生成形态一致的形态判断结果。在其他实施例中，也可调用除白光以外其余光源照明下的标准图像信息，根据调用的标准图像信息生成彩色标准图像，同时调用除白光以外其余光源照明下的鉴别图像信息，根据调用的鉴别图像信息生成彩色鉴别图像，基于彩色标准图像和彩色鉴别图像进行形态判断。

根据形态判断结果生成识别结果，识别结果包括不同样品和同一样品，当形态判断结果为形态不一致时，生成并输出不同样品的识别结果，代表鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，即待测书画为仿品。

当形态对比结果为形态一致时，对鉴别图像信息进行墨迹识别，生成墨迹判断结果，墨迹判断结果包括手绘和喷绘；当墨迹判断结果为手绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为同一样品，输出同一样品的识别结果；当墨迹判断结果为喷绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，输出不同样品的识别结果。具体步骤如下：

当形态对比结果为形态一致时，获取除白光以外其余光源照明下的鉴别图像信息，即获取红光、绿光、蓝光、红外线和荧光激发光照明下的鉴别图像信息。

根据调用的鉴别图像信息生成待测样品中墨迹的光谱信息，待测样品中的墨迹是指书画中墨、颜料形成的字或画。

调用预设的光谱信息，预设的光谱信息包括碳墨或油墨的光谱信息中的一种。

判断生成的光谱信息和调用的光谱信息是否一致，并根据判断结果和预设的光谱信息生成墨迹识别结果，墨迹识别结果包括油墨和碳墨。在本实施例中，预设的光谱信息为碳墨的光谱信息，当生成的光谱信息和调用的光谱信息一致，则待测样品中的墨迹材质为碳墨，反之则为油墨。在其他实施例中，预设的光谱信息为油墨的光谱信息，当生成的光谱信息和调用的光谱信息一致，则待测样品中的墨迹材质为油墨，反之则为碳墨。

根据墨迹识别结果生成墨迹判断结果，墨迹判断结果包括手绘和喷绘，当墨迹识别结果为碳墨时，则生成手绘的墨迹判断结果，当墨迹识别结果为碳墨时，则生成喷绘的墨迹判断结果。

根据墨迹判断结果生成识别结果，当墨迹判断结果为手绘时，生成并输出同一样品的识别结果，代表鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为同一样品；当墨迹判断结果为喷绘时，生成并输出不同样品的识别结果，代表鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，即待测书画为仿品。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取信息采集信号，当获取到信息采集信号时，自动根据预设的光源信息对标准样品进行照明，同时采集不同光源照明下的标准图像信息，并对光源信息和标准图像信息进行关联存储；

获取信息比对信号，当获取到信息比对信号时，自动根据预设的光源信息对待测样品进行照明，同时采集不同光源照明下的鉴别图像信息；

当全部光源下的鉴别图像信息采集完成时，调用对应的标准图像信息，对标准图像信息和鉴别图像信息进行比对，生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致，当形态判断结果为形态不一致时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，输出不同样品的识别结果；

当形态对比结果为形态一致时，对鉴别图像信息进行墨迹识别，生成墨迹判断结果，墨迹判断结果包括手绘和喷绘；当墨迹判断结果为手绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为同一样品，输出同一样品的识别结果；当墨迹判断结果为喷绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，输出不同样品的识别结果。

2.根据权利要求1所述的基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，其特征在于：标准图像信息包括标准样品的局部图像信息或标准样品的全局图像信息，当标准图像信息为局部图像信息时，采集的标准图像信息和鉴别图像信息为标准样品和待测样品相同区域的图像信息。

3.根据权利要求1所述的基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，其特征在于：预设的光源包括白光，以及红光、绿光、橙光、蓝光、黄光、紫光、红外线、紫外线、荧光激发光中的多种。

4.根据权利要求1所述的基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，其特征在于：预设的光源包括白光，对标准图像信息和鉴别图像信息进行比对的具体步骤如下：

对白光照明下的标准图像信息和鉴别图像信息自动进行角度校正，在角度校正后，自动标定特征点，并在标定后，根据白光照明下的标准图像信息和鉴别图像信息中的特征点判断标准样品和待测样品的形态是否一致。

5.根据权利要求4所述的基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，其特征在于：预设的光源还包括红光、绿光、橙光、蓝光、黄光、紫光、红外线、紫外线、荧光激发光中的多种，对鉴别图像信息进行墨迹识别的具体步骤如下：

获取除白光以外其余光源照明下的鉴别图像信息，根据其余光源照明下的鉴别图像信息生成待测样品的光谱信息，并调用预设的光谱信息，判断生成的光谱信息和调用的光谱信息是否一致，并根据判断结果和预设的光谱信息生成墨迹识别结果。

6.根据权利要求5所述的基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法，其特征在于：预设的光谱信息包括碳墨或油墨的光谱信息中的一种，墨迹识别结果包括油墨和碳墨；

当预设的光谱信息为碳墨的光谱信息时，若生成的光谱信息和调用的光谱信息一致，则待测样品中的墨迹材质为碳墨，反之则为油墨；

当预设的光谱信息为油墨的光谱信息时，若生成的光谱信息和调用的光谱信息一致，则待测样品中的墨迹材质为油墨，反之则为碳墨。

7.一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统，其特征在于：使用上述权利要求1-6任一项所述的一种基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别方法。

8.根据权利要求7所述的基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统，其特征在于：包括光源发生模块、信息采集模块、图像处理及分析模块和数据库，数据库中预设有光源信息；

光源发生模块用于接收使用者输入的信息采集信号，并在接收时，调用光源信息发出不同波段的光源依次对标准样品进行照明；信息采集模块用于光源发生模块对标准样品进行照明时，同步采集不同光源照明下的标准图像信息；数据库用于关联存储光源信息和标准图像信息；

光源发生模块还用于接收使用者输入的信息比对信号，并在接收时，调用光源信息发出不同波段的光源依次对待测样品进行照明；信息采集模块还用于光源发生模块对待测样品进行照明时，同步采集不同光源照明下的鉴别图像信息；

图像处理及分析模块用于信息采集模块采集完全部光源下的鉴别图像信息时，调用对应的标准图像信息，比对标准图像信息和鉴别图像信息生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致，当形态判断结果为形态不一致时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，生成并输出不同样品的识别结果；

图像处理及分析模块还用于当形态对比结果为形态一致时，对鉴别图像信息进行墨迹识别，生成墨迹判断结果，墨迹判断结果包括手绘和喷绘；当墨迹判断结果为手绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为同一样品，生成并输出同一样品的识别结果；当墨迹判断结果为喷绘时，鉴别图像信息对应的待测样品和标准图像信息对应的标准样品为不同样品，生成并输出不同样品的识别结果。

9.根据权利要求8所述的基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统，其特征在于：图像处理及分析模块包括图像校正子模块、图像对比子模块和识别结果生成子模块，光源包括白光；

图像校正子模块用于调用白光照明下的标准图像信息，对白光照明下的鉴别图像信息和调用的标准图像信息自动进行角度校正，并将完成角度校正的鉴别图像信息和标准图像信息发送给图像对比子模块；

图像对比子模块用于分别对鉴别图像信息和标准图像信息自动标定特征点，并在完成标定时，根据鉴别图像信息和标准图像信息中的特征点判断标准样品和待测样品的形态是否一致，生成形态判断结果，形态判断结果包括形态一致和形态不一致；

识别结果生成子模块用于当图像对比子模块生成形态不一致的形态判断结果时，生成不同样品的识别结果。

10.根据权利要求9所述的基于图像配准和光谱鉴别的唯一性识别系统，其特征在于：图像处理及分析模块还包括墨迹光谱识别子模块和墨迹材质判断子模块，光源还包括红光、绿光、橙光、蓝光、黄光、紫光、红外线、紫外线、荧光激发光中的多种；

墨迹光谱识别子模块用于当图像对比子模块生成形态一致的形态判断结果时，调用除白光以外其余光源照明下的鉴别图像信息，根据调用的鉴别图像信息生成待测样品的光谱信息，将光谱信息发送给墨迹材质判断子模块；

墨迹材质判断子模块用于接收光谱信息，并在接收时，调用预设的光谱信息，判断墨迹光谱识别子模块生成的光谱信息和调用的光谱信息是否一致，根据判断结果和预设的光谱信息生成墨迹识别结果；

识别结果生成子模块还用于根据墨迹识别结果生成墨迹判断结果，当墨迹判断结果为手绘时，生成同一样品的识别结果，当墨迹判断结果为喷绘时，生成不同样品的识别结果。

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