基于多级放大倍数的书画备案鉴定装置的制作方法

本发明涉及书画鉴定设备领域，尤其涉及一种基于多级放大倍数的书画备案鉴定装置。

背景技术：

书画行业存在大量的赝品假货，使得书画市场混乱真假难分，艺术家被侵权、收藏爱好者受经济损失。为此，国家提倡为书画等艺术品建立身份信息，书画行业涌现了大量的备案鉴定方法和设备，但经过5年左右的发展没有普及，因为大部分备案鉴定方法系统复杂、效率低、失败率高、防伪能力弱、成本高。

书画放大数百倍会展示出内部微观结构，不同书画或同一书画不同区域的内部微观结构相同的概率非常小。书画放大100X后会看到作品的细节，放大600X后会看到纸纤维的排列。不同的放大倍数会有相应的鉴别角度和意义。

目前书画行业的备案（建立数据库保存书画放大图片）与鉴定（调取备案的图片来比，一致则为原画）多是备案放大100X~200X的孤立点，书画普遍仿制的程度在100X以内，仅备案若干孤立点无法保证备案的权威性，仍会导致大量高仿作品的产生。传统的备案鉴定方法是使用单个数码显微镜，手动调节数码显微镜的高度、焦距以及光强，仅靠人工经验来寻点和识别书画作品的真伪，该方法长期以来严重依赖于人工经验，备案鉴定效率很低。书画行业一次备案多数在20min，按每天8h计算，每台设备可备案4800副/年。备案和鉴定过程不确定因素多，难以保证备案的数据有相同的规范，易产生误判。

而备案孤立点时，为提高备案的权威性，常需要在不同倍数下备案若干固定点，导致了备案效率低下，而鉴定时需要根据已备案的固定点进行寻点，费时费力。手动调节寻点时，在不借助任何辅助测量工具的情况下，几乎无法从宏观尺度找到微观尺度的一个点。例如，在600X条件下需要寻找0.1mm²的点，寻点步长设置为0.01mm，即使通过计算机扫描1cm²的区域，则需要处理的像素比对单元数为100万个，借助肉眼几乎是无法完成的，若采用运算能力低下的比对系统，则会导致鉴定效率低，而且误判率高；若采用运算能力高的比对系统，虽然可显著提高鉴定效率，但势必会增加设备成本，不利于推广使用。而通过特定算法在一定区域内选取特定的点进行比对，由于减少了处理量，虽然无需运算能力高的处理系统，一定程度上提高了鉴定效率，但算法的权威性则难以保证。

如申请公布号为CN104636733A的发明专利申请公开的一种“基于图像特征的书画作品鉴定方法”，该技术方案主要包括以下步骤：首先建立数据库，通过笔墨轨迹的形式化表现方式，以及分析局部的笔画特征与纸张纹路构图之间的联系，锁定各书画作品所特有的细微特征，随后就可以采集待鉴定书画作品的图像数据，然后经过光照一致性处理后系统进行提取角点操作，接着进行特征匹配运算以及异常点的排查和鉴定，最后得出真伪鉴定结果。该技术方案主要通过建立特征点数据库，随后分析查找特征点数据的特异性并进行比对，但不同的作品的特征点认定存在差异，该算法的兼容性有待考证，且该特征点数据库的全部为300万像素以上的图像作为备案，即倍数不变，因此无法在不同倍数下进行比对，并不能有效保证鉴定权威性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于多级放大倍数的书画备案鉴定装置，从根本上解决了上述问题。其具有系统简单、备案与鉴定效率高、鉴定结果可靠、鉴定成本低、防伪能力强、易于推广等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该基于多级放大倍数的书画备案鉴定装置包括壳体、主板、显示屏、存储单元以及图像采集装置，其技术要点是：所述图像采集装置为相对距离固定的放大倍数相同或相异的N个，N≥2，放大倍数相异的图像采集装置为M个，M≥2，N≥M。

所述鉴定装置还包括匹配度分析模块。

所述图像采集装置的焦距固定。

所述两个以上放大倍数不同的图像采集装置中，相邻倍数之间的倍数比为2~100。

所述壳体内设有调光装置。

本发明还提供了一种基于多级放大倍数的书画备案鉴定方法，其技术要点是，包括以下步骤：

步骤1）备案：在待备案书画上选取备案区域，通过N个的放大倍数相同或相异的相对距离固定的图像采集装置静置下拍摄的多个倍数的图片，存入数据库，N≥2，放大倍数相异的图像采集装置为M个，M≥2，N≥M；

步骤2）鉴定：提取数据库中备案的图片，通过低倍图片寻找待鉴定书画上的备案区域，在同一备案区域通过逐级放大倍数的方法比对图像采集装置实时获取的待鉴定书画图像信息与备案图片，实时获取待鉴定书画图像信息时，不断调整所有图像采集装置的位置使其与备案区域相对应，直至完成所有备案区域的比对。

所述步骤2）中，进行不同放大倍数图像特征点空间位置对应关系的检测。

所述步骤2）中，调整图像采集装置的位置时，使用图像匹配算法计算出需要调整的方向和距离，使用者根据计算结果来调整仪器位置。

所述步骤2）中，调整图像采集装置位置时，通过图像匹配算法计算出需要调整的方向和距离并保存，记录调整的方向和距离，通过辅助判断算法鉴定是否为备案的原画。

所述辅助判断算法为，a1为当前倍数条件下实时图像与备案图片的偏差向量，b1为当前倍数条件下实时图像的移动向量，a2为相邻高倍数条件下实时图像与备案图片的偏差向量，c为相邻高倍数条件下备案区域的最小边长；

当|a1-b1-a2|≥c时，则判断为非备案的原画。

本发明的有益效果是：低倍图像通过肉眼定位，快速准确，省时省力，无需进行全幅的扫描匹配。装置壳体小巧，可操控性强，中倍或高倍图像进行比对时既可以通过肉眼辨别，节约制造与使用成本；也可以通过电子扫描匹配，扫描区域相对较小，信息处理量小，鉴定效率高。鉴定时的显示屏中的图像为实时图像，便于实时调整拍摄位置直至与备案点相对应，以方便比对。为进一步提高判断的准确度，将图像的采集与鉴定设定在相同的照度下进行。另外，还可通过不同放大倍数的图像采集装置，在多个不同放大倍数的图片之间建立空间对应关系，从而进一步提高判断的准确性。

采用了壳体的封闭结构，因此可通过调光装置有效控制图像采集时的光照参数。而定焦图像采集装置的使用，无需人工调焦，镜头的拍摄高度固定，极大提高了图像采集效率，将一组备案区域的备案时间缩至远小于1min，而焦距的固定同时方便了光照参数的设置，使数据库中数字图像的参数保持一致，有效降低了误判率。

综上所述，本发明体积小巧，结构简单，可通过肉眼与电子扫描的有机结合，不但提高了鉴定效率、准确度，能够备案书画作品的小区域、区域间关系、不同放大倍数之间的关系。鉴定采用备案数据之间的关系来逐级寻点，逐级放大小误差消除大误差，寻点快速精确，将一组备案区域的鉴定时间缩短至1min以内。而且有效降低了鉴定成本，鉴定设备体积小巧，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明的透视结构示意图；

图2为图1的剖视结构示意图；

图3为本发明的备案原理示意图；

图4~图6为本发明的在低中高倍条件下的鉴定原理示意图；

图7为本发明辅助判断算法的原理示意图；

图8为图像对应关系鉴定的原理示意图。

附图标记说明：1壳体、2低倍摄像头、3中倍摄像头、4高倍摄像头、5显示屏、6调光装置。

具体实施方式

以下结合图1~8，通过具体实施例详细说明本发明的内容。

实施例1

该基于多级放大倍数的书画备案鉴定装置包括底部设有开口的半封闭的壳体1、设置在壳体内的主板（图中未示出）、与主板数据输出端电性连接的显示屏5、与主板数据输入端电性连接的数据存储单元、与主板数据输入端电性连接的匹配度分析模块、与主板数据输出端相连的无线通讯模块以及与主板数据输入端电性连接的若干图像采集装置，图像采集装置为相对距离固定的放大倍数相同或相异的N个，N≥2，放大倍数相异的图像采集装置为M个，M≥2，N≥M。本实施例以放大倍数分别为1X，30X，600X的低倍摄像头2、中倍摄像头3、高倍摄像头4为例。需要说明的是，图像采集装置可采用摄像头、数码显微镜等变焦或定焦的可采集视频信号的光学设备，但本实施例为达到最佳的实施效果而采用了定焦摄像头。还在壳体内设置了调光装置，其主要包括感光单元，以及可调光光源，保证备案与鉴定时的准确性。还可设置无线通讯装置，可直接与上位机进行交互，不受使用距离的限制，进一步提升了体积小巧、易于携带、使用方便的优点。一方面，便于将数字化的图像上传至备案数据库中，另一方面，方便从数据库中调取已备案图片。

显示屏可采用整块屏幕，通过软件进行分屏显示，也可采用与图像采集装置数量相同的显示屏。匹配度分析模块可采用简化SIFT算法进行匹配，由于备案点的图像信息处理量小，并配合一定的算法，无需采用运算能力过高的处理系统，从而节约了鉴定成本，其具体内容不再详细陈述。

关于SIFT算法，已在下述期刊杂志中有所记载：1）刘佳,傅卫平,王雯,李娜.基于改进SIFT算法的图像匹配［J］．仪器仪表学报,2013.34(5):1107-1112；2）郑永斌,黄新生,丰松江.SIFT和旋转不变LBP相结合的图像匹配算法[J].计算机辅助设计与图形学学报,2013.22(2)：286-292；3）白廷柱,侯喜报.基于SIFT算子的图像匹配算法研究[J].北京理工大学学报,2013.33(6):622-627，文中不再详细阐述其内容。匹配算法和检测算法既可以在主板上运算，也可以上传至服务器运算。

采用上述鉴定装置的鉴定方法，包括以下步骤：

步骤1）建立作品图像数据库：如图3所示，在待备案作品（例如达芬奇的油画《蒙娜丽莎》）上随机选取备案5cm²区域，将装置置于区域上方，点击屏幕上的备案按钮（图中未示出），最终获得了多个备案区域的不同放大倍数的图片。点击一次备案按钮可获得与摄像头数量相同的不同放大倍数的图片，本实施例每点击一次可获得三张备案图片。（图3中共备案了两组区域，共六张备案图片），并以数字化的形式记录在存储设备中，该存储设备可采用与设置在主板上的存储模块，也可采用与主板相连的上位机的存储硬盘，也可采用与该主板数据输出端通过无线通讯模块相连的服务器的存储单元等。需要说明的是，由于不同倍数摄像头之间的相对距离固定，同时或先后拍摄某一组备案区域的图像后，会由于摄像头间距而产生不同放大倍数图像之间的空间对应关系，从而可作为判定依据，提高判断的准确性。

步骤2）通过作品图像数据库鉴定：如图4~6所示，通过软件界面选择数据库内相应的备案图片，点击屏幕上的鉴定按钮（图中未示出），从主板或服务器上的存储设备中调取相应作品备案点的最低倍数字化图像信息，并将其显示在显示屏上，通过移动装置的壳体将摄像头对准备案区域，根据图像和备案图片差别来调整壳体的位置，使摄像头的拍摄位置与显示屏中备案图片的位置相互匹配。

此时，点击下一步按钮，则屏幕上显示该备案区域内的中倍备案图片，同时在显示屏中实时显示中倍摄像头所拍摄的图像，根据图像和备案图片差别来调整壳体的位置，通过肉眼或匹配度分析模块判断待鉴定作品的真伪。

如匹配，继续点击下一张按钮，屏幕上显示该备案区域内的高倍备案图片，同时在显示屏中实时显示高倍摄像头所拍摄的图像，根据图像和备案图片差别来调整壳体的位置，通过肉眼或匹配度分析模块逐级比对，判断待鉴定作品的真伪，若全部通过，则继续鉴定其他的备案区域，直至得出鉴定结果。鉴定时所采用的照度条件应与作品图像数据库中的照度条件相同，即使存在略微的照度差异，鉴定过程仍可顺利进行。调整图像采集装置的位置时，图像采集装置之间的相对距离保持不变，并且与步骤1）中相对距离相同，图像采集装置的朝向不变，与步骤1）中的朝向相同。

为方便使用，可将显示屏分成若干区域（本实施例为三块），分别在各显示区域上显示备案图片以及实时拍摄的图像以及控制界面的内容，可根据使用习惯而通过软件自行设置各区域内所需显示的内容。

另外需要说明的是，为突出备案鉴定装置显示屏中的图像，已对背景部分进行了淡化处理，而为使能够观察到放大效果，图中的放大倍数可能与实施例中描述的倍数并不相同，但本领域普通技术人员在本发明的构思下，应当能够理解。实施例中的备案点数量也并非穷举，实际应用时，备案点的位置应根据备案作品的伪造难度，作品中的特异性部分选择。

实施例2

在步骤2）中，在其中一组备案区域内，进行空间对应关系判断，为简化装置结构，减小屏幕的大小，此时鉴定装置只针对空间参数进行判断，不会在显示屏中显示相应的图像（如屏幕够大，则可同时显示已备案的两张空间关系对应的不同倍数的图片，实时显示该区域相应倍数的影像），例如，图8中，在备案区域A中，在高倍和中倍摄像头间距一定时，在高倍放大区域与中倍放大区域存在一对相互对应的“△”和“○”，且当其中一个特征（“△”或“○”）位置确定时，另一个特征（“○”或“△”）的位置也必然确定，这样，当鉴定作品时，即使仿制品仿制了两个不同的特征（“△”和“○”），也会由于两个特征点之间的距离存在细小的差距而被鉴别出来，由此提高了鉴定的准确度。

相应的，该鉴定过程则要求在备案时，确定不同倍数特征点在备案区域内的坐标，该坐标主要包括特征点最侧部距离备案区域各边界的距离，共四个参数。检测时则可通过SIFT算法进行运算判断。

说明书中所述的一组备案区域是指，点击一次备案按钮后，所有图像采集装置分别进行一次图像采集所包括的备案区域。

实施例3

如图7所示，在辅助鉴定算法中，假设a1为当前倍数(30X)条件下实时图像与备案图片的偏差向量，假设b1为当前倍数(30X)条件下实时图像的移动向量，存在偏差a1-b1，假设a2为相邻高倍数（600X）条件下实时图像与备案图片的偏差向量，存在偏差a1-b1-a2，设定c为相邻高倍数（600X）条件下备案区域的最小边长，为常数。

设定当|a1-b1-a2|≥c时，即高倍条件下偏差大于该备案区域的最小边长时，判断为非备案的原画。

实施例4

摄像头共有四个，放大倍数依次为1X，10X，10X，400X。