[发明专利]一种基于图像轮廓贴合误差和外圆一致性度量的陶瓷碎片二维拼接方法

说明书

本发明公开了一种基于图像轮廓贴合误差和外圆一致性度量的陶瓷碎片二维拼接方法，属于图像处理技术领域。本发明通过定义轮廓贴合误差和外圆一致性误差，度量陶瓷碎片拼接的质量，具体步骤为：首先读入图像，提取边缘轮廓及轮廓具有的直线和半径最大圆弧特征，再将轮廓直线段与另一轮廓上的点依次对应，计算刚体变换矩阵，再将矩阵应用到整个轮廓上，通过计算变换后的两轮廓之间的贴合误差和外圆一致性误差，确定陶瓷碎片之间最终的变换矩阵，从而实现陶瓷碎片之间的拼接。本发明所提方法具有受陶瓷碎片断裂处缺损和陶瓷碎片成像灰度变化影响小的特点，该方法适用于基于图像的陶瓷碎片自动拼接领域。

技术领域

本发明属于图像自动检测检测领域，具体涉及一种基于图像轮廓贴合误差和外圆一致性度量的陶瓷碎片二维拼接方法。

背景技术

考古是我国千年文明的挖掘和呈现，意义重大。在此过程中，常常出土陶瓷等大量碎片，需要整理和复原。为了复原陶瓷的原貌，一般需要花费大量的人力和时间对陶瓷碎片进行分类、整理和拼接。

当前，针对碎片自动拼接的研究主要集中于数字图像领域，可分为二维图像数据的拼接和三维图像数据的拼接，无论哪种形式，其拼接过程主要步骤包括：1）计算碎片轮廓的特征；2）将碎片间的轮廓特征集合进行匹配，获取轮廓点之间的对应；3）根据轮廓点之间的对应关系，计算变换矩阵。

如，中国专利申请号： 201510233318.9，申请日为2015年5月8日，发明创造名称为：一种基于轮廓的二维碎片拼接方法，该申请案的主要步骤为：首先获取碎片轮廓，将轮廓用多边形近似获取边长和角度特征集合，再对特征进行局部匹配，然后在最终的局部匹配集合中，从基于碎片按照局部匹配进行拼接所要旋转的角度出发，寻找局部匹配的全局路径实现拼接；又如，中国专利申请号： 201310669257.1，申请日为2013年12月10日，发明创造名称为：一种二维非规则碎片拼接复原的方法，该申请案用于文物碎片拼接等修复模拟，主要步骤为：将二维非规则碎片图像进行数据化形成特征，接着判断各个碎片图像之间是否存在交集，有交集再基于向量模的碎片匹配算法求曲线最相似的碎片，并进行碎片拼接。上述两个申请案为近些年国内较有代表性的二维拼接方法，对碎片自动拼接的实现具有重要意义，然而对于陶瓷碎片来说，碎片断裂处往往是存在不同程度的缺损，轮廓之间的特征匹配存在困难，且有些陶瓷碎片纹理弱，灰度特征不明显，拍摄时易造成反光，形成虚假灰度特征，因而拼接效果不是很理想。

发明内容

本发明的目的在于克服陶瓷碎片自动拼接时，断裂处缺损对陶瓷自动拼接效果的影响及陶瓷碎片成像时的灰度特征差异及虚假灰度特征对自动拼接质量的影响，提供了一种基于图像轮廓贴合误差和外圆一致性度量的陶瓷碎片二维拼接方法，本方法可降低断裂处缺损对陶瓷自动拼接效果的影响，所提取的特征仅与碎片轮廓位置信息和形状有关，可大大减少自动拼接对陶瓷碎片图像灰度和纹理特征的依赖。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种基于图像轮廓贴合误差和外圆一致性度量的陶瓷碎片二维拼接方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：读入两幅待拼接的陶瓷碎片A和B的灰度图像，利用均值滤波器对图像做平滑处理，滤除噪声；

步骤二：采用阈值处理和形态学操作提取图像轮廓，阈值th可设定，形成轮廓点坐标集合分别为A^P和B^P；

步骤三：采用hough变换分别计算轮廓点坐标集合A^P和B^P中所包含的直线，形成线段特征集合A^L和B^L；

步骤四：采用hough变换分别计算轮廓点坐标集合A^P和B^P中所包含的半径最大的圆弧，形成圆弧特征点集合A^C和B^C；

步骤五：从线段集合A^L上提取一条线段Aⁱ；