基于图像处理的碎纸片拼接数学模型分析-论文.pdf

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1、◇科技论坛◇科技嚣向导2014年23期基于图像处理的碎纸片拼接数学模型分析朱尔隆张家博潘建龙赵柄丞(大连理工大学辽宁大连116024)【摘要】传统上，破碎纸片的拼接复原工作需由人工完成，准确率较高，但效率很低。特别是当碎片数量巨大．人工拼接很难在短时间内完成任务。对于这类边缘相似的碎纸片拼接，理想的计算机拼接过程应与人工拼接过程类似，及拼接时不但要考虑待拼接碎纸片边缘是否匹配．还要判断碎片内的字迹断线或碎片内的文字内容是否匹配，然而由于理论和技术的限制，让计算机具备类似人那种识别碎片边缘的字迹断线、

2、以及理解碎片内文字图像含义的智能几乎不太可能。本文建立的是一种基于碎纸片边缘文字特征的模型．通过计算机软件对纸片的预处理以及匹配算法的识别寻找到对应的相邻纸片．从而完成碎纸片的自动拼接工作【关键词】二值化：误差控制：人工干预：自动拼接1．问题背景(2)假设碎纸片当中只存在黑白两种颜色目前碎纸的拼接工作大部分是靠人工的方式完成．但是当碎纸(3)假设正确拼接完成后的完整纸张的边界是全白的．即没有文片的数量巨大的时候．要人工拼接完成就很困难了国内对此技术字被切割。的研究主要是集中于文物碎片的自动修复、虚拟

3、考古、故障分析以(4)假设纸张内的文字行是平行且单一的及计算机辅助设计、医学分析等领域，除此之外，破碎文件的拼接在(5)假设纸片内同一文字行的高度、间距是相等的司法物证复原、历史文献修复以及军事情报获取等领域也有只重要5．模型的建立的应用。二值图像是指每个像素不是黑就是白．其灰度值没有中间过渡的常规的碎纸片拼接方法一般是基于碎纸片的边缘的形状特征比图像。二值图像一般用来描述文字或者图形，其优点是占用空间少，缺如尖点、尖角、面积等几何特征．再进行搜索与之相匹配的纸片从而点是，当表示人物，风景的图像时，

4、二值图像只能描述其轮廓，不能描完成拼接。但是这种基于纸片边缘几何特征的拼接方法．当存在许述细节这时候要用更高的灰度级。多边缘几何特征相似的纸片的情况下．这种拼接方法就不适用了．二值图像中所有的像素只能从0和1这两个值中取．因此在因此．本文重在建立一种基于纸片中文字特征的模型来完成碎纸片MATLAB中．二值图像用一个由O和1组成的二维矩阵表示这两的拼接。个可取的值分别对应于关闭和打开．关闭表征该像素处于背景．而打2．问题分析开表征该像素处于前景以这种方式来操作图像可以更容易识别出图碎纸片自动拼接技术是

5、图象处理与模式识别领域中的一个较新像的结构特征但是很典型的应用．它是通过计算机扫描和图像提取技术获取一组碎建立将图片转化为二值化理想模型．方便进行数值处理纸片的形状、颜色、文字特征等信息，然后利用计算机进行相应的处理在碎纸片拼接中．通过计算一张纸片边缘一列的向量．与另一张从而实现对这些纸片自动和半自动的拼接还原碎纸片自动拼接技术纸片最边缘一列的向量．比较相似度的大小．找出边缘最相似的矩阵的关键包括图像的预处理和匹配．其中预处理的目的是把碎纸片表示进行拼接同时．假设纸张内的文字行是平行且单一的．纸片内

6、同一文为适合于利用计算机处理的形式预处理包括图像的获取和处理．对字行的高度、间距是相等的．所以同一行碎纸片的上下空白高度具有于边界特征明显的纸片可以进行边界检测．轮廓提取和表示而纸片类似的特征的匹配技术是碎纸自动拼接中关键之关键．即利用建立好的模型并设6．算法设计计出算法对纸片进行特征识别和自动拼接(1)将每张图片先转化为矩阵，信息储存在矩阵中，再进行二值化问题中的碎纸片由于具有同样的边缘几何特征．因此不能采用常处理．将每张图的信息储存在一个二维数组w(x，Y)中。规的靠提取碎片边缘尖点、尖角以及面

7、积的方式来对不同的碎片进行(2)求出每张图字符距离上下边缘的距离，存在两个数组cal_up区分。对于这类边缘相似的碎纸片拼接．理想的计算机拼接过程应与与cal_down中。人工拼接过程类似．及拼接时不但要考虑待拼接碎纸片边缘是否匹(3)先筛选出最左边或者最右边的可能图片．利用人工干预进行配．还要判断碎片内的字迹断线或碎片内的文字内容是否匹配．然而调整．排列出图片的第一列和最后一列，记录下正确的排序。由于理论和技术的限制．让计算机具备类似人那种识别碎片边缘的字(4)从第一列的第一张图片开始向后拼接，求

8、边缘相减的最小值，迹断线、以及理解碎片内文字图像含义的智能几乎不太可能。但是．利进行筛选，直至最后第一列的最后一张图片。最后检查图片是否正确，用现有的技术．完全可以获取碎纸片内部及边缘的文字几何特征以及记录下正确的排序纸片不同部分的颜色等信息．在自动拼接时．只要寻找到具有相同边(5)从最后列的第一张图片开始向前拼接．直至最后第一列的最缘特征的纸片即可因此．解决问题的关键是设计出合适的匹配算法后一张图片．利用相同的算法．检查图片是否正确，记录下正确的排和进行误差控制序。