一种不规则破碎单面图像快速拼接方法
【专利摘要】本发明的一种不规则破碎单面图像快速拼接方法，是首先将不规则破碎的单面图像碎片扫描成数字图像，然后获取每个图像碎片边缘的逆时针像素灰度值序列，通过计算各个图像碎片边缘像素灰度值序列相互之间的相关系数，获得各个相邻的图像碎片，并利用碎片的旋转、平移等方法，最终实现不规则破碎图像碎片的快速自动拼接。本发明的有益效果是：充分利用图像丰富的边缘像素信息，将不规则破碎图像的边缘形状匹配转化成为边缘像素灰度值的匹配，极大降低了拼接计算的复杂度，简化了算法流程；该方法是目前文档规则破碎拼接方法的扩展；该方法易于实现，便于推广。
【专利说明】一种不规则破碎单面图像快速拼接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种不规则破碎单面图像快速拼接方法。
【背景技术】
[0002]破碎文件的拼接在司法物证复原、历史文献修复以及军事情报获取等领域都有着 重要的应用。传统上,拼接复原工作需由人工完成，准确率较高，但效率较低。当碎片数量 巨大时，人工拼接很难在短时间内完成任务。随着计算机技术的发展，人们试图开发碎纸片 的自动拼接技术，以提高拼接复原效率。
[0003] 目前，国内外对于不规则碎片拼接匹配的研究主要集中在图像碎片的轮廓曲率匹 配。很多学者提出了相关算法，并已取得了一定的成果。Ying Shan等提出了一种概率框 架的曲线匹配算法，根据特征点的相似性和与邻域的距离得到初始概率，然后不断的迭代， 直到特征点的概率达到稳定值。Kong等通过轮廓线的近似多边形的配合情况来衡量图像 碎片$匹配程度。还有基于多尺度的二维碎片拼接方法。各碎片用其轮廓上采样点的曲率 来表示，得到一个曲率串，然后通过一个多尺度分析过程，对各碎片之间的匹配程度进行分 析，利用动态规划技术对各匹配对进行精化处理。
[0004]这些算法都在一定程度上对轮廓进行了匹配，但是它们大多是采用轮廓曲线上点 的曲率特征进行匹配，首先计算量较大，步骤比较繁琐，其次存在尖角问题即曲率无穷大的 点，一些尖角会因平滑受到破坏或者无法表示。并且现在国内外碎片拼接的研究主要集中 在对文字碎纸的研究上，对图片的拼接研究较少且缺乏快速有效的算法。
【发明内容】
[0005]为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种易于实现，便于推广的不规则破碎 单面图像快速拼接方法。
[0006] 本发明是通过以下措施实现的：
[0007] 本发明的一种不规则破碎单面图像快速拼接方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1，获得一幅集合所有不规则碎片正面图像的电子图片，该电子图片中的所有 碎片互相不重叠，并且该电子图片的背景颜色采用与碎片正面图像颜色反差大的单一色； [0009]步骤2,将该电子图片的背景中所含像素设置为〇,并通过高斯滤波消除每个碎片 中可能存在的杂散黑点，然后整体进行图像灰度化处理；
[0010] 步骤3,利用轮廓查找算法确定经步骤2处理后的电子图片中各碎片的轮廓像素 坐标点，并得到每个碎片的所有轮廓像素坐标点按逆时针方向依次排列的灰度值序列{Fl， F2,…，FJ ;
[0011] 步骤4,判断是否有两个碎片的灰度值序列&和F」相匹配，如果有，则将该两碎片 通过旋转、平移实现拼接；
[0012]步骤5,重新获得经步骤4拼接后碎片的逆时针方向轮廓像素坐标点的灰度值序 列，并继续进行步骤4,直至所有碎片拼接为一体。
[0013] 上述在步骤3中，轮廓查找算法包括如下步骤：
[0014] 第一步，首先计算当前碎片的重心A :
[0015]
【权利要求】
1. 一种不规则破碎单面图像快速拼接方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，获得一幅集合所有不规则碎片正面图像的电子图片，该电子图片中的所有碎片 互相不重叠，并且该电子图片的背景颜色采用与碎片正面图像颜色反差大的单一色； 步骤2,将该电子图片的背景中所含像素设置为0,并通过高斯滤波消除每个碎片中可 能存在的杂散黑点，然后整体进行图像灰度化处理； 步骤3,利用轮廓查找算法确定经步骤2处理后的电子图片中各碎片的轮廓像素坐 标点，并得到每个碎片的所有轮廓像素坐标点按逆时针方向依次排列的灰度值序列{Fi， F2，·. ·，Fn}; 步骤4,判断是否有两个碎片的灰度值序列Fi和匕相匹配，如果有，则将该两碎片通过 旋转、平移实现拼接； 步骤5,重新获得经步骤4拼接后碎片的逆时针方向轮廓像素坐标点的灰度值序列，并 继续进行步骤4,直至所有碎片拼接为一体。
2. 根据权利要求1所述不规则破碎单面图像快速拼接方法，其特征在于：在步骤3中， 轮廓查找算法包括如下步骤： 第一步，首先计算当前碎片的重心A :
其中（X，f)代表重心A的坐标，M表示碎片区域中所有 像素的个数，（Xi，yj)代表当前碎片中每个像素的坐标； 第二步，以该重心A为中心沿水平方向进行逆时针扫描；对于某一个方向，当连续检测 到5个以上灰度值为0的像素时，说明己经进入到背景区域，则进入背景区域之前的最后一 个非〇像素就是该碎片沿着该方向的轮廓像素；随着沿着逆时针方向扫描，获得该碎片最 外缘像素坐标点的灰度值序列F。
3. 根据权利要求1所述不规则破碎单面图像快速拼接方法，其特征在于：在步骤4中， 判断两个碎片的灰度值序列Fi和Fj是否能够匹配，需要首先将其中一个灰度值序列取反， 即按顺时针方向保存灰度序列，将F」取反，得到序列F/ ;再从F/中依次循环选取数量为 K = 30的灰度序列值片段，将此片段与Fi进行逐片段比较，即计算二者的归一化相关系数 Y :
其中fik和fjk (k e {1, 2, 3, · · ·，K})分别是Fi和Fj的灰度值序列，忑和万分别是fik 和fjk的均值（k e {1，2, 3,…，K})，相关性的阈值是〇· 96 ;若大于阈值，则认为这两个片段 匹配成功；若始终没有片段匹配成功，则说明R和Fj不相邻，再判定Fi和Fj+1是否相邻。
4·根据权利要求1所述不规则破碎单面图像快速拼接方法，其特征在于：在步骤2中 进行图像灰度化处理，灰度化的公式是Y = 〇· 3R+〇_ 5%+0· 11B，其中R、G、B表示一个像素 的红、绿、蓝三个分量。
【文档编号】G06T5/50GK104217411SQ201410443407
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】李金屏, 周萍, 陈晴, 蒋明敏, 韩延彬 申请人:济南大学