一種不規則破碎單面圖像快速拼接方法
【專利摘要】本發明的一種不規則破碎單面圖像快速拼接方法，是首先將不規則破碎的單面圖像碎片掃描成數字圖像，然后獲取每個圖像碎片邊緣的逆時針像素灰度值序列，通過計算各個圖像碎片邊緣像素灰度值序列相互之間的相關系數，獲得各個相鄰的圖像碎片，并利用碎片的旋轉、平移等方法，最終實現不規則破碎圖像碎片的快速自動拼接。本發明的有益效果是：充分利用圖像豐富的邊緣像素信息，將不規則破碎圖像的邊緣形狀匹配轉化成為邊緣像素灰度值的匹配，極大降低了拼接計算的復雜度，簡化了算法流程；該方法是目前文檔規則破碎拼接方法的擴展；該方法易于實現，便于推廣。
【專利說明】一種不規則破碎單面圖像快速拼接方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種不規則破碎單面圖像快速拼接方法。
【背景技術】
[0002]破碎文件的拼接在司法物證復原、歷史文獻修復以及軍事情報獲取等領域都有著 重要的應用。傳統上,拼接復原工作需由人工完成，準確率較高，但效率較低。當碎片數量 巨大時，人工拼接很難在短時間內完成任務。隨著計算機技術的發展，人們試圖開發碎紙片 的自動拼接技術，以提高拼接復原效率。
[0003] 目前，國內外對于不規則碎片拼接匹配的研究主要集中在圖像碎片的輪廓曲率匹 配。很多學者提出了相關算法，并已取得了一定的成果。Ying Shan等提出了一種概率框 架的曲線匹配算法，根據特征點的相似性和與鄰域的距離得到初始概率，然后不斷的迭代， 直到特征點的概率達到穩定值。Kong等通過輪廓線的近似多邊形的配合情況來衡量圖像 碎片$匹配程度。還有基于多尺度的二維碎片拼接方法。各碎片用其輪廓上采樣點的曲率 來表示，得到一個曲率串，然后通過一個多尺度分析過程，對各碎片之間的匹配程度進行分 析，利用動態規劃技術對各匹配對進行精化處理。
[0004]這些算法都在一定程度上對輪廓進行了匹配，但是它們大多是采用輪廓曲線上點 的曲率特征進行匹配，首先計算量較大，步驟比較繁瑣，其次存在尖角問題即曲率無窮大的 點，一些尖角會因平滑受到破壞或者無法表示。并且現在國內外碎片拼接的研究主要集中 在對文字碎紙的研究上，對圖片的拼接研究較少且缺乏快速有效的算法。
【發明內容】
[0005]為解決以上技術上的不足，本發明提供了一種易于實現，便于推廣的不規則破碎 單面圖像快速拼接方法。
[0006] 本發明是通過以下措施實現的：
[0007] 本發明的一種不規則破碎單面圖像快速拼接方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1，獲得一幅集合所有不規則碎片正面圖像的電子圖片，該電子圖片中的所有 碎片互相不重疊，并且該電子圖片的背景顏色采用與碎片正面圖像顏色反差大的單一色； [0009]步驟2,將該電子圖片的背景中所含像素設置為〇,并通過高斯濾波消除每個碎片 中可能存在的雜散黑點，然后整體進行圖像灰度化處理；
[0010] 步驟3,利用輪廓查找算法確定經步驟2處理后的電子圖片中各碎片的輪廓像素 坐標點，并得到每個碎片的所有輪廓像素坐標點按逆時針方向依次排列的灰度值序列{Fl， F2,…，FJ ;
[0011] 步驟4,判斷是否有兩個碎片的灰度值序列&和F」相匹配，如果有，則將該兩碎片 通過旋轉、平移實現拼接；
[0012]步驟5,重新獲得經步驟4拼接后碎片的逆時針方向輪廓像素坐標點的灰度值序 列，并繼續進行步驟4,直至所有碎片拼接為一體。
[0013] 上述在步驟3中，輪廓查找算法包括如下步驟：
[0014] 第一步，首先計算當前碎片的重心A :
[0015]
【權利要求】
1. 一種不規則破碎單面圖像快速拼接方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，獲得一幅集合所有不規則碎片正面圖像的電子圖片，該電子圖片中的所有碎片 互相不重疊，并且該電子圖片的背景顏色采用與碎片正面圖像顏色反差大的單一色； 步驟2,將該電子圖片的背景中所含像素設置為0,并通過高斯濾波消除每個碎片中可 能存在的雜散黑點，然后整體進行圖像灰度化處理； 步驟3,利用輪廓查找算法確定經步驟2處理后的電子圖片中各碎片的輪廓像素坐 標點，并得到每個碎片的所有輪廓像素坐標點按逆時針方向依次排列的灰度值序列{Fi， F2，·. ·，Fn}; 步驟4,判斷是否有兩個碎片的灰度值序列Fi和匕相匹配，如果有，則將該兩碎片通過 旋轉、平移實現拼接； 步驟5,重新獲得經步驟4拼接后碎片的逆時針方向輪廓像素坐標點的灰度值序列，并 繼續進行步驟4,直至所有碎片拼接為一體。
2. 根據權利要求1所述不規則破碎單面圖像快速拼接方法，其特征在于：在步驟3中， 輪廓查找算法包括如下步驟： 第一步，首先計算當前碎片的重心A :
其中（X，f)代表重心A的坐標，M表示碎片區域中所有 像素的個數，（Xi，yj)代表當前碎片中每個像素的坐標； 第二步，以該重心A為中心沿水平方向進行逆時針掃描；對于某一個方向，當連續檢測 到5個以上灰度值為0的像素時，說明己經進入到背景區域，則進入背景區域之前的最后一 個非〇像素就是該碎片沿著該方向的輪廓像素；隨著沿著逆時針方向掃描，獲得該碎片最 外緣像素坐標點的灰度值序列F。
3. 根據權利要求1所述不規則破碎單面圖像快速拼接方法，其特征在于：在步驟4中， 判斷兩個碎片的灰度值序列Fi和Fj是否能夠匹配，需要首先將其中一個灰度值序列取反， 即按順時針方向保存灰度序列，將F」取反，得到序列F/ ;再從F/中依次循環選取數量為 K = 30的灰度序列值片段，將此片段與Fi進行逐片段比較，即計算二者的歸一化相關系數 Y :
其中fik和fjk (k e {1, 2, 3, · · ·，K})分別是Fi和Fj的灰度值序列，忑和萬分別是fik 和fjk的均值（k e {1，2, 3,…，K})，相關性的閾值是〇· 96 ;若大于閾值，則認為這兩個片段 匹配成功；若始終沒有片段匹配成功，則說明R和Fj不相鄰，再判定Fi和Fj+1是否相鄰。
4·根據權利要求1所述不規則破碎單面圖像快速拼接方法，其特征在于：在步驟2中 進行圖像灰度化處理，灰度化的公式是Y = 〇· 3R+〇_ 5%+0· 11B，其中R、G、B表示一個像素 的紅、綠、藍三個分量。
【文檔編號】G06T5/50GK104217411SQ201410443407
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年9月2日
【發明者】李金屏, 周萍, 陳晴, 蔣明敏, 韓延彬 申請人:濟南大學