專利名稱：基于紋理分析的藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的辨別藝術(shù)品真?zhèn)蔚蔫b別系統(tǒng)，具體 地說，是一種基于紋理分析的藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場上假冒的方式越來越多，假冒程度有時連鑒定專家也 難以分辨出來，嚴(yán)重影響市場的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。商家為了將自己的產(chǎn)品與假冒產(chǎn)品區(qū)分開來，常 常在自己的產(chǎn)品上使用防偽技術(shù)。比如在產(chǎn)品中加入微型電子芯片，利用芯片的唯一性 來辨別產(chǎn)品的真?zhèn)?；對于使用油墨的產(chǎn)品，在生產(chǎn)、制作過程中，將預(yù)采集的脫氧核糖核酸 (DNA)加入油墨中，利用DNA的唯一性來辨別產(chǎn)品真?zhèn)?；或者通過短信方式進(jìn)行測試的電碼 防偽技術(shù)來辨別產(chǎn)品真?zhèn)?。目前藝術(shù)品市場也充斥著許多假冒產(chǎn)品，以書畫領(lǐng)域為例，使用 高科技的電子技術(shù)以及宣紙印刷，可以使印刷品和真跡幾乎完全相同。因此，使用有效的真 偽鑒別技術(shù)對于任何產(chǎn)品都是很重要的。但是，上述提到的防偽技術(shù)或多或少都存在不足之處。采用加入微型電子芯片方 式，需要在產(chǎn)品上加載額外的芯片，容易破壞原有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，尤其對于一些具有特定結(jié)構(gòu) 的產(chǎn)品。采用在油墨中加入DNA的方式雖然可以有效的辨別產(chǎn)品的真?zhèn)?，也不破壞產(chǎn)品的 原有結(jié)構(gòu)，但成本較高，無法實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用以及推廣。上述的電碼防偽技術(shù)也容易通過 假的短信答復(fù)服務(wù)平臺來蒙騙消費(fèi)者。因此，提供一種有效的鑒別系統(tǒng)對保障真品的市場 價值、規(guī)范藝術(shù)品交易市場起著重要作用。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型解決的技術(shù)問題在于提供一種藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)，其不需要 引入其他物質(zhì)，就可以實現(xiàn)鑒別真?zhèn)蔚墓δ?。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于紋理分析的藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)。 所述藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)包括待鑒定作品；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于存儲真品采集點的位置信息以及匹配基準(zhǔn)圖像；信息采集模塊，連接于所述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，根據(jù)真品采集點的位置信息以及匹配基 準(zhǔn)圖像，選取待鑒定作品上對應(yīng)的采集點并獲取待鑒定作品上對應(yīng)采集點的匹配鑒別圖 像；信息存儲模塊，連接于所述信息采集模塊，存儲待鑒定作品上對應(yīng)采集點以及匹 配鑒別圖像信息；邏輯判斷模塊，連接于所述信息存儲模塊與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于判斷匹配點數(shù)目分 布是否達(dá)到設(shè)定要求。進(jìn)一步的，所述邏輯判斷模塊判斷匹配點數(shù)目分布達(dá)到設(shè)定要求判定所述待鑒定 作品為真品。
3[0012]進(jìn)一步的，所述邏輯判斷模塊判斷匹配點數(shù)目分布未達(dá)到設(shè)定要求判定所述待鑒 定作品為贗品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)通過藝術(shù)品本身的紋理的唯 一性實現(xiàn)了真?zhèn)舞b別功能；該鑒別系統(tǒng)不需要加入其他物質(zhì)，不會破壞藝術(shù)品本身的結(jié)構(gòu)， 容易推廣、應(yīng)用。

圖1所示為本實用新型較佳實施例的鑒別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能圖。圖2為DoG尺寸空間局部極值點檢測的示意圖。圖3為紋理特征點的鄰域梯度方向的示意圖。圖4為紋理特征點的特征向量示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型基于紋理分析的藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)的一實施例進(jìn)行描 述，以期進(jìn)一步理解本實用新型的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。請參考圖1，圖1所示為本實用新型較佳實施例的鑒別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能圖。本實用 新型提出的基于紋理分析的藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)11包括待鑒定作品20，該作品可以是書畫作 品，也可以是除書畫作品的其他藝術(shù)品或者具有類似結(jié)構(gòu)特性的產(chǎn)品；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)50，用 于存儲真品采集點的位置信息以及匹配基準(zhǔn)圖像；信息采集模塊10，連接于所述數(shù)據(jù)庫系 統(tǒng)，信息采集模塊采集真品采集點、采集點的位置信息以及匹配基準(zhǔn)圖像信息，并將真品采 集點、采集點的位置信息以及匹配基準(zhǔn)圖像信息存入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)50，同時根據(jù)真品采集點 的位置信息以及匹配基準(zhǔn)圖像，選取待鑒定作品上對應(yīng)采集點并獲取待鑒定作品20上對 應(yīng)采集點的匹配鑒別圖像；信息存儲模塊30，連接于所述信息采集模塊10，存儲由信息采 集模塊10對待鑒定作品20上對應(yīng)采集點以及匹配鑒別圖像信息；邏輯判斷模塊40，連接 于所述信息存儲模塊30與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)50，用于判斷匹配點數(shù)目分布是否達(dá)到設(shè)定要求確 定真品和贗品。信息采集模塊10是基于紋理分析的藝術(shù)品的信息采集。首先，用高分辨率數(shù)碼相 機(jī)采集真品的整體圖像信息，利用圖像邊緣檢測與提取技術(shù)選取真品可辨識性較高的點作 為采集點，書畫作品中的邊緣點就是可辨識性較高的點；然后，用高倍顯微鏡如放大倍數(shù)在 5-20倍的同軸光顯微鏡，對采集點的局部區(qū)域進(jìn)行拍攝，獲得采集點處的原始圖像。為了提 高鑒別結(jié)果的準(zhǔn)確性，一般每副作品選取至少10個采集點。然后將采集點的位置信息記錄 下來。用九宮格技術(shù)對每一采集點的原始圖像進(jìn)行分割，將中心位置的圖像作為當(dāng)前采集 點的匹配基準(zhǔn)圖像存儲于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)50。鑒別待鑒定作品20時，從上述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)50中 獲得采集點的位置信息與匹配基準(zhǔn)圖像，在待鑒定作品20同一位置進(jìn)行拍攝獲得對應(yīng)的 匹配鑒別圖像。一般情況下，由于系統(tǒng)本身以及拍攝時帶來的誤差，匹配基準(zhǔn)圖像和匹配鑒 別圖像并不完全一致，需要進(jìn)一步確定是否是匹配點。利用數(shù)字圖像處理算法在匹配基準(zhǔn)圖像和匹配鑒別圖像上尋找紋理特征點。在本 實用新型中，紋理特征點是灰度變化的局部極值點，含有顯著的結(jié)構(gòu)性信息，在某些角度、 某個尺度上含有易于匹配的信息。為了獲得獨特性和穩(wěn)定性的局部極值點，本實用新型的鑒別系統(tǒng)在圖像二維平面和高斯核差分(DoG)尺度空間中同時檢測局部極值點。將兩個不 同尺度的高斯核差分定義為DoG算子，表示如下D (X，y，σ ) = L(x, y, ko ) -L (χ, y, σ ) = (G (χ，y，k σ ) -G (χ, y, σ )) *Ι (χ, y) (1) 其中(x，y)表示圖像上像素點(采樣點)的坐標(biāo)，σ表示尺度坐標(biāo)(本實施例中，表示當(dāng)前 尺度)，k0表示與σ相鄰的不同尺度。D(x，y，σ)為在當(dāng)前尺度下的DoG算子的響應(yīng)值。 L(X，y，kcO、L(X，y，σ )分別表示相鄰尺度空間和當(dāng)前尺度空間的高斯核。G(X，y，ko)、 G(χ, y, σ)分別表示在相鄰尺度和當(dāng)前尺度的高斯函數(shù)。I(x，y)為像素點(x，y)的灰度 值。DoG算子是尺度歸一化的高斯-拉普拉斯(LoG)算子的近似，具有計算簡單的特點，可 有效地保證系統(tǒng)的性能。對于圖像上的像素點，根據(jù)公式(1)，計算其在每一尺度下DoG算子的響應(yīng)值，將 這些響應(yīng)值連起來就得到特征尺度軌跡曲線。該特征尺度軌跡曲線上的局部極值點就是所 要獲得的紋理特征點。為了獲得尺度空間的局部極值點，每一個采樣點要和它所有的相鄰 點進(jìn)行比較。圖2是在DoG尺度空間中檢測局部極值點的示意圖。請參閱圖2，圖中標(biāo)記為 叉號為當(dāng)前采樣點(χ，y)，為了獲得尺度空間的局部極值點，采樣點(圖中標(biāo)記為χ的點) 需要跟在同一尺度(即當(dāng)前尺度)的周圍鄰域8個相鄰點和相鄰尺度的對應(yīng)位置及其周 圍鄰域的9X2個相鄰點，總共26個相鄰點(圖中標(biāo)記為O的點)比較灰度值，以確保在尺 度空間和圖像二維平面都檢測到局部極值點。根據(jù)上述計算比較，系統(tǒng)獲得了匹配基準(zhǔn)圖 像和匹配鑒別圖像在尺度空間和圖像二維平面上的紋理特征點。通過擬合三維二次函數(shù)精確確定上述紋理特征點的位置和尺度，去除低對比度的 紋理特征點和不穩(wěn)定的邊緣響應(yīng)點，以增強(qiáng)匹配的穩(wěn)定性以及抗噪聲能力。另外，為了提高 匹配的準(zhǔn)確度，每一采集點上剩余的紋理特征點較佳地選擇大于等于100個(N > 100)，以 提高匹配的準(zhǔn)確度。利用紋理特征點鄰域像素的梯度方向分布特性，可為每個紋理特征點指定方向參 數(shù)。圖像中點(x，y)梯度的模值和方向的計算公式分別如下m(x，y) = ^(L(x + l,y)-L(x -1,力)2 + (L(x, y + \)~ L(x, y 一 I))2( 2 )θ (x,y) = tan"1 ((L(x, y+1) -L(x, y-1)) / (L(x+1, y) -L(χ-1, y))) (3)其中，L 所
用尺度為每個紋理特征點各自所在的尺度。在實際計算時，在以紋理特征點為中心的鄰域 窗口內(nèi)采樣，并用直方圖統(tǒng)計鄰域像素的梯度方向。梯度直方圖的范圍是O 360度，其中 每10度一個柱，總共36個柱。直方圖的主峰值表示了該紋理特征點處鄰域梯度的主方向， 即作為該紋理特征點的方向。在梯度直方圖中，如果存在另一個可達(dá)到主峰80%能量的次 峰值時，則將這個次峰值表示的方向認(rèn)為是該紋理特征點的輔方向。另外，可以同時給一個 紋理特征點指定多個方向(一個主方向，一個以上輔方向)，以增強(qiáng)匹配的魯棒性。根據(jù)上述獲得的梯度方向參數(shù)，便可生成每一紋理特征點的特征向量。請參閱圖 3。圖3是以紋理特征點為中心取的8 X 8窗口示意圖，中間黑點為當(dāng)前紋理特征點的位置， 每一小格代表關(guān)鍵點鄰域所在尺度空間的一個像素，箭頭方向表示該像素的梯度方向，箭 頭長度表示梯度模值。然后在每一 4X4的小塊上計算8個方向的梯度方向直方圖，繪制每 個方向的累加值，從而形成一個種子點，如圖4所示。圖4中的當(dāng)前紋理特征點(中間的黑 點)由2X2共四個種子點組成，每個種子點有8個方向向量信息，也就是說每一紋理特征 點產(chǎn)生了 32個數(shù)據(jù)，進(jìn)而形成32維的特征向量。為了增強(qiáng)匹配的穩(wěn)健性，本實用新型的鑒
5別系統(tǒng)較佳地選擇4X4個種子點來描述一個紋理特征點，即一個紋理特征點具有128維的 特征向量。在生成特征向量的過程中運(yùn)用了鄰域方向性信息聯(lián)合的思想，增強(qiáng)了算法抗噪 聲的能力，同時對含有定位誤差的特征匹配也提供了較好的容錯性。當(dāng)特征向量生成后，就可采用紋理特征點的特征向量的歐式距離來作為匹配基準(zhǔn) 圖像和匹配鑒別圖像的紋理特征點的相似性判定度量。取匹配基準(zhǔn)圖像中的某個紋理特 征點a，并找出匹配鑒別圖像中與其歐式距離最近的前兩個紋理特征點bl、b2，在這兩個紋 理特征點bl、b2中，如果最近的距離(bl相對a的距離)除以次近的距離(b2相對a的距 離)少于某個比例閾值，則接受紋理特征點a和紋理特征點bl為一對匹配點，否則為干擾 點。其中比例閾值的設(shè)定與儀器的精確度、噪聲的影響以及系統(tǒng)誤差均有關(guān)。如果降低這 個比例閾值，匹配基準(zhǔn)圖像和匹配鑒別圖像的匹配點對的數(shù)目會減少，但使得最終鑒別的 結(jié)果更加穩(wěn)定。邏輯判斷模塊40對待鑒定作品20上的采集點的匹配鑒別圖像與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)50 中的匹配基準(zhǔn)圖像進(jìn)行紋理特征點匹配。依據(jù)匹配的紋理特征點對的數(shù)目，得到待鑒定作 品20與真品在該采集點處的相似度信息。分析待鑒定作品20的所有采集點處的相似度信 息，如果匹配的采集點數(shù)目與分布在要求的范圍內(nèi)，則說明待鑒定作品20是真跡；匹配的 采集點數(shù)目與分布不在要求的范圍內(nèi)，則說明待鑒定作品20是贗品。本實用新型提供的藝術(shù)品的鑒別系統(tǒng)，利用物體本身紋理的唯一性實現(xiàn)了真?zhèn)舞b 別的功能?；诩y理分析的真?zhèn)舞b別技術(shù)以物體本身特有的信息作為防偽標(biāo)記，不用引入 其他物質(zhì)，具有無需保密、不可復(fù)制、通用性強(qiáng)的優(yōu)點。上述描述僅是對本實用新型較佳實施例的描述，并非對本實用新型范圍的任何限 定，本實用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要 求書的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種基于紋理分析的藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)，其特征在于，所述藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)包括待鑒定作品；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于存儲真品采集點的位置信息以及匹配基準(zhǔn)圖像；信息采集模塊，連接于所述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，根據(jù)真品采集點的位置信息以及匹配基準(zhǔn)圖像，選取待鑒定作品上對應(yīng)的采集點并獲取待鑒定作品上對應(yīng)采集點的匹配鑒別圖像；信息存儲模塊，連接于所述信息采集模塊，存儲待鑒定作品上對應(yīng)的采集點以及匹配鑒別圖像信息；邏輯判斷模塊，連接于所述信息存儲模塊與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于判斷匹配點數(shù)目分布是否達(dá)到設(shè)定要求。
專利摘要本實用新型公開了一種基于紋理分析的藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)。所述藝術(shù)品鑒別系統(tǒng)包括待鑒定作品；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于存儲真品采集點的位置信息以及匹配基準(zhǔn)圖像；信息采集模塊，連接于所述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，根據(jù)真品采集點的位置信息以及匹配基準(zhǔn)圖像，選取待鑒定作品上對應(yīng)的采集點并獲取對應(yīng)采集點的匹配鑒別圖像；信息存儲模塊，連接于所述信息采集模塊，存儲待鑒定作品上對應(yīng)的采集點及其匹配鑒別圖像信息；邏輯判斷模塊，連接于所述信息存儲模塊與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于判斷匹配點數(shù)目分布是否達(dá)到設(shè)定要求、確定真品和贗品。本實用新型鑒別系統(tǒng)通過藝術(shù)品本身紋理的唯一性實現(xiàn)了真?zhèn)舞b別功能；不需要加入其他額外物質(zhì)與裝置，不會破壞藝術(shù)品本身的結(jié)構(gòu)，容易推廣、應(yīng)用。
文檔編號G06F19/00GK201673505SQ201020033229
公開日2010年12月15日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者朱建國 申請人:朱建國