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一种解决考古难题的新算法

发布时间:2019-01-11 05:40:02

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以色列理工学院和海法大学的一组研究人员开发了一种新的计算机视觉方法来解决考古难题。在他们的论文中,预先发布在arXiv上,他们引入了一种通用算法,可以自动重新组合考古文物的碎片。

“多年来,拼图解决一直是一个有趣的问题,”研究人员在他们的论文中写道。 “它有许多应用领域,例如碎纸文件,图像编辑,生物学和考古学。”

几十年来,研究人员一直在努力开发能够自动解决谜题的工具。 1964年推出的第一个计算求解器能够解决九件拼图。如今,大多数最先进的解谜技术都是通过颜色匹配,形状匹配或两者结合来设计自然图像。

以色列理工学院和海法大学的研究人员决定将重点放在考古学领域的解谜上。在他们被发现时,大多数考古物体处于贫困或零碎的状态。因此,考古学家手动重新组装这些碎片,以便他们可以进一步检查它们。计算机视觉工具可以通过自动化考古难题解决来大大简化这个艰巨而耗时的过程。

“我们专注于考古学,不仅因为文化遗产在世界范围内被认为是一个重要的目标,而且因为考古领域暴露了当前计算机视觉技术的局限,”研究人员在他们的论文中解释道。 “考古文物不是'干净'和'表现良好';相反,它们被破坏,侵蚀,嘈杂,最终对分析或重组它们的算法极具挑战性。因此,从视觉的角度来看,考古学就像一个极具挑战性的应用领域。“

研究人员开发出一种方法,解决了自然图像的方形拼图和考古文物图像之间的三个主要差异,这些差异与磨损,褪色和连续性有关。在考古文物中,磨损经常在碎片之间产生间隙,使得更难以匹配相邻的碎片。

此外,褪色会导致伪边缘,需要将其与实际边缘和渐变区分开来。最后,在具有方形片段的自然图像拼图中,任何一对片段之间存在固定数量的变换,但在考古文物中,有效变换属于连续空间,使拼图更加复杂。

“我们提出了一种处理这些困难的新算法,”研究人员写道。 “它基于四个关键思想。首先,为了解决碎片磨损,我们建议在重新组装之前推断每个碎片。这减少了我们面临匹配问题的连续性问题(预测如何”继续“碎片)第二,我们建议采用基于配置空间概念的变换抽样方法,特别适合我们的问题。“

根据研究人员的说法,任何谜题解决的核心问题都在于:什么能够很好地匹配?为了回答这个问题,他们采用了一种新的措施,考虑到考古谜题的独特特征,包括碎片之间的间隙,褪色,假边缘,不同长度的匹配边界和不精确的变换。此外,他们的算法根据他们对匹配的置信度来放置片段,这受到匹配和片段大小的唯一性的影响。

研究人员对来自大英博物馆的数十个真实考古物品和世界各地教堂的壁画进行了评估。他们发现它表现非常好,成功地重新组装了绝大多数这些破损的文物和壁画。

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