二維碎片自動(dòng)拼接技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)面對(duì)少量物體碎片時(shí)，簡(jiǎn)單的人工比對(duì)即可恢復(fù)出原始物體，而考古文物碎片數(shù)量龐大、相互混雜，人工比對(duì)恢復(fù)文物碎片原貌工作繁復(fù)、耗時(shí)耗力，而且容易造成損壞。類似的從物體碎片恢復(fù)原物體的問題也存在于司法鑒定等領(lǐng)域。因此借助計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)碎片的自動(dòng)或半自動(dòng)拼接變得很有必要。壁畫、瓦片、布匹、油畫等產(chǎn)生的厚度較小可以忽略的碎片稱為二維碎片；而陶器、瓷器、兵馬俑等產(chǎn)生的具有三維特征的碎片稱為三維碎片。
　　對(duì)于二維碎片的拼接問題，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有

2、了較多的研究：拼圖片的拼接問題往往利用拼圖片邊緣平滑、有較為理想的角點(diǎn)、排列有規(guī)律等特殊性來實(shí)現(xiàn)拼接；碎紙機(jī)橫切、縱切等方式產(chǎn)生的條形或矩形文件碎片，以及正六邊形等規(guī)則文件碎片，往往只能通過基于內(nèi)容的拼接方法；不規(guī)則碎片的拼接，按照碎片特征，可分為基于內(nèi)容（顏色、紋理）的拼接和基于輪廓的拼接，其中基于輪廓的研究較多，本文的主要研究?jī)?nèi)容是基于輪廓的二維非規(guī)則碎片拼接。
　　基于輪廓的二維非規(guī)則碎片拼接包括如下步驟：
　　1）預(yù)

3、處理，即碎片數(shù)字圖像的獲取，輪廓提取、表示和描述；
　　2）局部匹配，尋找所有碎片兩兩之間的空間相鄰關(guān)系；
　　3）全局匹配拼接，尋找碎片全局拼接路徑，實(shí)現(xiàn)拼接復(fù)原。多數(shù)研究集中在局部匹配的算法上，全局匹配的研究比較少。
　　本論文針對(duì)二維非規(guī)則碎片的拼接問題，提出了一種新的基于輪廓的二維碎片的拼接過程?？紤]到使用輪廓的均勻采樣點(diǎn)表示輪廓數(shù)據(jù)量較大，本論文采用輪廓曲線的簡(jiǎn)化表示方式，即采用近似多邊形逼近輪廓曲線，得到若

4、干個(gè)多邊形頂點(diǎn)（特征點(diǎn)），再提取多邊形的特征（旋轉(zhuǎn)角度序列和邊長(zhǎng)序列）。由于兩匹配多邊形在匹配頂點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)角度大小相等、正負(fù)相反，而匹配邊長(zhǎng)度近似相等，所以本論文使用一種適用于多邊形特征的、改進(jìn)的局部匹配方法尋找空間鄰接碎片對(duì)，并度量每對(duì)匹配的匹配程度。依照碎片空間上的不重疊性，可排除部分偽匹配對(duì)。在全局匹配階段，本論文提出一種新的、基于匹配角的全局路徑尋找方法，通過生成全局路徑并將碎片依照路徑拼接，實(shí)現(xiàn)了多碎片的拼接。
　　本論文

5、的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：
　　1、分析多邊形匹配的特點(diǎn)，對(duì)一種串匹配方法提出改進(jìn)，應(yīng)用于輪廓近似多邊形的匹配中，并給出一種新的匹配度量方式，實(shí)現(xiàn)了多碎片的局部匹配和匹配度量。
　　2、全局匹配階段，本論文在分析了碎片匹配角度間的關(guān)系后，提出一種基于匹配角的路徑生成方法。通過匹配角度須滿足的條件確定若干條路徑，再將各路徑整合，最后按照該路徑將碎片拼合。相較于已有的最佳優(yōu)先法，本論文的方法能充分的利用局部匹配結(jié)果，計(jì)算量小，提高了尋找路