[发明专利]一种基于计算机视觉的同类铜币的相似度分析方法

说明书

一种基于计算机视觉的同类铜币的相似度分析方法。通过构建多尺度空间结构保证铜币特征具有尺度不变性，定位关键点主方向保证特征具有旋转不变性，结合关键点邻域区域信息保证特征描述的一般性和信息完整性，对特征描述符按照轮流主次的计算策略保证结果的唯一性，最终在特征点空间上计算相似性，通过相似度得分定量地实现同类铜币的识别。图像预处理采用灰度化处理，通过不同饱和度的黑色来表示图像中各像素点。在利用滤波器模板生成不同尺度图像时采用盒式滤波器模板替代高斯滤波器模板计算，将对图像的滤波计算转换为对图像不同区域间像素和的加减运算。本发明客观公正识别与区分不同状况的铜币，定量分析，有助于文物保护及相关事业的发展。

技术领域

本发明涉及计算机视频图像处理技术领域，尤其是文物图像识别，具体是基于计算机视觉的同类铜币的相似度分析方法。

背景技术

文物和艺术品的识别、分类与鉴定等需要相关专业人员进行初步整理，在这个过程中，通常是由专业技术人员直接通过肉眼对待整理文物和艺术品的外在轮廓形状、表面颜色、包浆、文字以及图案纹理等特征进行观察，然后将其与标准物件进行特征比对，从而实现对同一类别的文物和艺术品的初步分类。这种人工观察进行识别是一种感性的识别方式，由于同类文物表面状态存在着各种情形，不同的观测人员标准不统一，往往做出的判断大相径庭，从而导致整理分类过程产生漏分、错分的情况。

随着各种计算机视觉特征的接连提出，将利用计算机视觉技术代替人工完成特定任务逐渐推到了高潮，目前计算机视觉技术发展日趋成熟，特别是在图像处理、语音识别等方向更是取得了前所未有的效果，已广泛应用于人脸、车牌识别等领域。对于文物的识别、分类与鉴定来说，相比人工的主观经验判断，利用计算机视觉相似比较方法可实现对文物及艺术品进行定量分析，避免由于主观标准不一而导致的认知偏差。通过比较文物的轮廓形状、颜色分布、纹理特征等指标，对文物进行识别，从而实现文物的分类与鉴定。就铜币而言，在对其进行整理分类的初筛过程中，发现由于受保存环境差异或制作批次不同等因素的影响，同类铜币所呈现出的表面状态不尽相同——保存在环境温度、湿度、酸碱度适中的铜币表面的特征纹路清晰，颜色正常，但另外一些长时间暴露在空气或其他潮湿环境中的铜币，受氧化发黑或是表面生成铜锈，破坏了纹理图案和文字的完整性和清晰度；此外，不同批次制造出的铜币也存在着差异。由于同类铜币因各种原因表面存在着不同的复杂情形，但是通过肉眼目鉴具有一定的个人主观性，人工对其进行相似判断容易受到干扰，对于这些复杂情况往往无法定量且有效地作出判断，因此在对铜币进行整理分类时需要定量的标准以确保同类铜币能够被正确识别。针对以上复杂情形导致人工观察无法定量评判同类铜币这一问题，本技术方法提出一种基于计算机视觉局部特征的相似度分析方法，使文物专业人员、文物收藏爱好者等在整理铜币的过程中，能够对一些存在争议的情况进行定量分析，从而促进文化交流和文物相关事业的发展，对文物保护具有积极作用，在实际应用中具有广阔前景。

发明内容

针对文物分类、鉴别过程中由于个人主观性导致无法定量化评判同类铜币这一问题，本发明旨在提供一种基于计算机视觉特征的同类铜币相似度分析方法，有效解决在整理分类铜币过程中人工观察无法定量评判同类铜币致使漏分错分的问题。

通过构建多尺度空间结构保证铜币特征尺度不变性，定位关键点主方向保证特征描述的一般性和信息完整性，结合关键点邻域区域信息保证特征描述子的一般性和信息完整性，将待测铜币和标准铜币分别计算得到的特征描述符按照轮流主次的计算策略保证结果的唯一性，最终在特征点空间上计算相似性，从而通过相似度得分定量地实现同类铜币的识别。

本方法采用如下步骤：

S1输入待测铜币图像与标准铜币图像，并对其进行灰度化处理的预处理操作，为之后的特征提取和相似度计算做准备；

S2利用滤波器模板生成不同尺度图像，将不同尺寸大小的滤波器模板生成的不同尺度的图像进行组合，以构建多尺度空间结构；