【正文】 1 B、 碎紙片的拼接復(fù)原 [摘要 ] 碎紙片自動(dòng)拼接技術(shù)是圖像處理于模型識(shí)別領(lǐng)域中一個(gè)嶄新但是很典型的應(yīng)用，它是通過 掃描和圖像提取技術(shù)獲取一組碎紙片的形狀、顏色等信息，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理過 而實(shí)現(xiàn)對(duì)這些碎紙片的全自動(dòng)或半自動(dòng)拼接復(fù)原。 [1]本文 建立的模型是屬于優(yōu)化模型， 通過對(duì)圖像預(yù)處理，運(yùn)用圖像二值化（采用 OTSU 算法），邊界提取配對(duì)法， matlab 算法等方法進(jìn)行碎紙片拼接處理。 針對(duì)問題一， 給定的來自同一頁 印刷文字文件 的 碎紙機(jī)僅 縱切 破碎的紙 片 ，我們采用編程求解模型，其主要思想 是 :編寫程序批量讀取文件，在采用 OTSU 算法將每個(gè)圖像二值化，在提取邊界圖像構(gòu)成矩陣，運(yùn)用邊界配對(duì)法，再用 matlab 算法進(jìn)行求解。 針對(duì)問題二， 對(duì)于碎紙機(jī) 既 縱切 又 橫切的 碎紙片，先編寫程序運(yùn)用 matlab 算法及找出四個(gè)邊界碎紙片，再利用 matlab 對(duì)其他碎紙片圖像進(jìn)行處理，獲取文字行方向、高度、間距等文字行特征，最后編寫程序用 用 matlab 算法進(jìn)行求解。 針對(duì)問題三，對(duì)于雙面英文切縱切又橫切的碎紙片，我們要將 a 面 b 面雙面進(jìn)行研究對(duì)于同一圖片我們需同時(shí)考慮兩面邊界值，然后再與問題二一樣用 matlab 算法及人工 干預(yù)找出四個(gè)邊界碎紙片，再重復(fù)問題二的做法，就能實(shí)現(xiàn)雙面圖片的拼接。 最后，我們?cè)趯?duì)結(jié)果進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上說明了模型的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)所建模型加以評(píng)價(jià)推廣和改進(jìn)，同時(shí)，進(jìn)一步論述模型的實(shí)際意義。 關(guān)鍵詞 ：碎紙片，二值化，邊界提取配對(duì)， matlab 算法 2 一、問題重述 問題背景 破碎文件的拼接在司法物證復(fù)原、歷史文獻(xiàn)修復(fù) 以及軍事情報(bào) 獲取等領(lǐng)域都有 著 重要的應(yīng)用。傳統(tǒng)上， 拼接 復(fù)原工作需由人工完成，準(zhǔn)確率較高，但效率很低。特別是當(dāng)碎片數(shù)量巨大，人工拼接很難在短時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 人們?cè)噲D開發(fā)碎紙 片 的自動(dòng)拼接技術(shù)，以提高拼接 復(fù)原 效率。 目標(biāo)任務(wù) 請(qǐng)討論以下問題： 1. 對(duì)于給定的來自同一頁 印刷文字文件 的 碎紙機(jī)破碎紙 片（僅縱切），建立碎紙 片拼接 復(fù)原模型和 算法，并針對(duì)附件 附件 2給出的 中、英文各一頁文件的碎片 數(shù)據(jù)進(jìn)行 拼接 復(fù)原 。如果復(fù)原過程需要人工干預(yù)，請(qǐng)寫出干預(yù)方式及干預(yù)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。復(fù)原結(jié)果以圖片形式及表格形式表達(dá)（見【結(jié)果表達(dá)格式說明】）。 2. 對(duì)于碎紙機(jī) 既 縱切 又 橫切的情形， 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)碎紙片拼接復(fù)原 模型和算法，并針對(duì)附件 附件 4給出的 中、英文各一頁文件的碎片 數(shù)據(jù)進(jìn)行 拼接 復(fù)原。 如 果復(fù)原過程需要人工干預(yù)，請(qǐng)寫出干預(yù)方式及干預(yù)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。復(fù)原結(jié)果表達(dá)要求同上。 3. 上述所給碎片數(shù)據(jù)均為單面打印文件， 從現(xiàn)實(shí) 情形 出發(fā)， 還可能有雙面打印文件的碎紙片拼接復(fù)原問題需要解決。附件 5給出的是一頁英文印刷文字雙面打印文件的碎片數(shù)據(jù)。請(qǐng)嘗試設(shè)計(jì)相應(yīng)的碎紙片拼接復(fù)原 模型與算法 ，并就附件 5的碎片數(shù)據(jù)給出拼接復(fù)原結(jié)果，結(jié)果表達(dá)要求同上。 二、模型假設(shè)及符號(hào)說明 模型假設(shè) 根據(jù)題意，假設(shè)碎紙機(jī)破碎紙片的字體是等高的，且破碎時(shí)是沒有損壞缺角的。 假設(shè)題目所給的碎紙片在誤差允許的范圍內(nèi)是有效的。 假設(shè)計(jì)算機(jī)數(shù)字分析圖像能力對(duì)碎紙片的處理是可行的。 所有碎片上的文字的高度間距是一樣的，行間距也是一樣的。 符號(hào)定義 II【 i】是指輸入一到十九的矩陣。 JJ【 i】是指圖片二值化之后得到的矩陣。 C 是指 1 到 19 副圖各個(gè)矩陣首列之和 3 三、問題分析 對(duì)于文檔紙碎片的拼接，常規(guī)一般使用碎片邊界尖點(diǎn)特征、尖角特征、面積特征等幾何特征特征，搜索與之匹配的相鄰紙碎片并進(jìn)行拼接。 對(duì)于問題一由于在本題中所給的都為規(guī)則的碎紙片，所以將紙片先輸入再進(jìn)行二值化，得到圖片的邊界矩陣， 調(diào)用一個(gè) matlab函數(shù)得到左邊界全為 1的圖片，且此圖片為文檔的排頭。 此時(shí) 再重復(fù)調(diào)用一個(gè) matlab算法， 根據(jù)像素最大配對(duì)原則便可以將兩個(gè)圖片拼接到一起，通過循環(huán)可以得到所有碎片拼接得出的圖片。我們調(diào)用這個(gè)函數(shù) function c=cout0(a,b) t=size(a)。c=0。 for i=1:t if(abs(a(i)==b(i))) 進(jìn)行邊界配對(duì)。 （ 1為白， 0為黑） c=c+1。 可以得到于某一張圖還配對(duì)的左邊的圖片。 同理可得出所有圖片的 與其配對(duì)的左邊的圖片， 也就可以輕易得 出圖片的順序，再用得出的順序編寫程序，運(yùn)用 matlab算法進(jìn)行拼接復(fù)原，此問題就可得到解決。 對(duì)于問題二 ，相對(duì)一復(fù)雜多了，我們先將圖像輸入再進(jìn)行二值化處理，調(diào)用 matlab算法及人工干預(yù)可得到位于左上角第一個(gè)圖片，然后在套用問題一中的 matlab算法，得出所有可能位于第一列的圖片，然后 以 左上角第一個(gè)圖片 為匹配基點(diǎn)， 以此得出與其 配對(duì)的圖片，依次下去，就可以 得出所有位于第一列的圖片， 繼續(xù)運(yùn)用 matlab算法進(jìn)行行匹配，就可得到所有圖片的順序，再用得出的順序編寫程序，運(yùn)用 matlab算法進(jìn)行拼接復(fù)原，此問題也 將得到解決。 對(duì)于問題三， 在二的基礎(chǔ)上再加增加兩個(gè) for 循環(huán)，即再 a面像素點(diǎn)的情況下還要考慮 b面的。 調(diào)用 matlab 算法對(duì) 和 并對(duì)其二值化，同時(shí)用 matlab算法輸出他們的邊界矩陣，再第二問的程序下秩序同時(shí)滿足 a， b 就能解決問題了。 四、問題的模型建立及求解 問題一 ： 先對(duì)附件一和附件二中的圖片重命名（將圖片名的前置 0都刪去），并將圖片的存放途徑改為 C:\Do