CN103116755A - 书画真伪度自动检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种书画真伪度自动检测系统包括：图像获取单元，获取在不同光源强度下的待检书画作品或真迹书画的透视图；特征提取单元，提取该书画作品透视图的图像信息特征；自动比对单元，将该待检书画作品透视图的图像信息特征与该真迹书画作品透视图的图像信息特征进行比对，并判断相似度。本发明还提供一种书画真伪度自动检测方法，包括：建立真迹书画图像信息特征库；获取在不同光源强度透射下的待检书画作品透视图；提取该待检书画作品透视图的图像信息特征；将该待检书画作品透视图的图像信息特征与真迹书画图像信息特征库中相应真迹书画作品透视图的图像信息特征进行比对，并得出相似度。该发明增强了书画鉴定的可靠性和准确性。

Description

书画真伪度自动检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及书画鉴定技术领域，具体涉及书画真伪度自动检测系统及其方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们越来越喜爱与收藏书画艺术品，书画是传统文化的精髓所在，融合了自古以来我国文人对自然、社会及其与之相关的文艺、哲学、宗教和政治等方方面面的认识。我国灿烂的历史文明增强了书画作品的文化性和艺术性，使得书画长久以来占据了艺术品收藏市场的半壁江山。无论古今，名家书画都受到王候将相的喜爱与收藏，广大民间人士在空闲之余也喜爱收藏书画作品。

以往对书画作品的鉴定工作都含有比较大的主观因素，随着社会科技的发展，逐渐出现了一些利用现代技术手段开发出来的书画防伪鉴定方法。

南京市朱先成于2003年9月29日年提出了一项名称为《字画作品真伪鉴定方法》的发明，其申请号为CN1529270A，该发明是通过建立字画真品著入电子库，并根据该库提供的信息对字画要素及对应视频图像叠合一致性进行比较的一种鉴定的方法。其技术方案包括下列步骤：建立字画真品著入电子库，它包括真品视频图像库和要素数据库；字画要素的一一比较，有一个以上要素不相同，鉴定字画为伪，同一要素都相同，再进行下述比较；字画视频图像比较，字画真品视频图像与鉴定品视频图像相互完全叠合或同向等距偏移且色调一致，则鉴定为真，否则为伪。

上海中商网络有限公司以及上海伊利时印刷有限公司于2009年8月5日申请了一项名为《基于数字颜色鉴别系统的防伪数码印刷方法及查询方法》发明，其申请号为200910055928.9A。该发明包括系统产生防伪数码和密钥送至印刷设备、设定该防伪数码与颜色对应关系、在防伪标签中一次性彩色印制防伪数码、图文信息、光栅信息、条形码信息、完成印刷后系统存储防伪数码、密钥及防伪数码与颜色的对应关系。

北京优纳科技有限公司于2010年9月6日申请了一项发明，其名称为《字画扫描及鉴定方法》，其申请号为201010282493.4。该发明公开了一种字画扫描设备以及字画鉴定方法，该字画扫描设备通过传感器，将纸板字画信息转化为数字图像信息，并存储为特定的格式。扫描过程全自动并可监控，扫描后图像的浏览等操作速度快，可靠性高。此外，该发明还定义了一种基于由粗到精的最大相关性的字画对比方法，当使用小型移动终端提取待鉴定字画局部信息后，即可与事先扫描好的真迹图像进行对比鉴定。

冯德超、姚青芳等人于2007年11月16日提出了一项名为《一种文物鉴定中的检测方法》的发明，其申请号为200710158311。该检测方法能够应用于青铜器、陶瓷、雕刻、字画等古代文物的鉴定。陆博科技利用隐型防伪DNA为书画作品增加专属的DNA认证标记，主要以画家或亲属的DNA作为专属的DNA认证标记，采用陆博科技的专利技术将专属的DNA作妥善处理后混入印泥或颜料中，使其成为独特的DNA印泥或DNA颜料。由画家或亲属在每幅作品上面或者背面盖上专属的DNA印章，或以专属的DNA颜料在画背上签字。

在国外的防伪技术中，美国新罕布什州达特茅斯学院由哈尼法雷领导的一个小组开发出一种新的电脑技术，可以鉴别出名人字画是真品还是赝品，准确率比较高。主要利用数字分析，电脑可以将一位艺术家所持有的使用画笔、钢笔和铅笔的风格记录下来。这些风格被组合在一起就可以产生某位大师创作风格的真实手迹。使用这种技术可以知道一幅有争议作品是真的出自一位大师之手，还是它根本就是一幅以假乱真的赝品。美国图像安全系统公司和匈牙利优拉设计公司利用扰视图文技术专利将防伪图案打乱，变形后叠加在钞票、邮票、包装印刷图案等印刷品上。人眼看不见这些标记，彩色复印机和数字扫描仪也无法复制这种防伪标记图文，只有放在特定的解码镜下，防伪图文采能显现出来，并产生三维效果。其优点在于无需特种印刷、激光打印都可以完成这种技术，同时可以使用不同的频率进行多次加密防伪和不同的产品防伪。

上述专利或产品虽然一定程度的杜绝了书画市场的防伪，但是由于没有利用书画纸张的本身结构信息和书画创作过程中形成的笔墨厚度信息，很难从根本上绝对认定一幅高仿的书画作品。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种书画真伪度自动检测系统以及书画真伪度自动检测方法，创新采用光学图像的手段，对获取到的书画作品透视图提取包含纸张结构特征和笔墨厚度信息特征的图像信息特征，并通过其与真迹书画作品透视图的图像信息特征比较得出该书画作品的相似度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种书画真伪度自动检测系统包括：图像获取单元，获取在不同光源强度下的待检书画作品或真迹书画的透视图；特征提取单元，提取该书画作品透视图的图像信息特征；自动比对单元，将该待检书画作品透视图的图像信息特征与该真迹书画作品透视图的图像信息特征进行比对，并判断整个待检书画作品的相似度。

根据本发明的一个实施例，还包括真迹书画图像信息特征库，用于存储该特征提取单元提取的真迹书画作品透视图的图像信息特征，供该自动比对单元调用。

根据本发明的一个实施例，还包括结果输出单元，用来输出该自动比对单元比对出的整个该待检书画作品的相似度，当整个该待检书画作品的相似度达到所设定的阈值及以上时则判断为真品。

根据本发明的另一个方面，提供一种书画真伪度自动检测方法，包括：建立真迹书画图像信息特征库；获取在不同光源强度透射下的待检书画作品透视图；提取该待检书画作品透视图的图像信息特征；将该待检书画作品透视图的图像信息特征与真迹书画图像信息特征库中相应真迹书画作品透视图的图像信息特征进行比对，并得出相似度。

根据本发明的一个实施例，该建立真迹书画图像信息特征库的步骤包括：获取不同光源强度下的真迹书画作品透视图，提取该真迹书画作品透视图的图像信息特征。

根据本发明的一个实施例，该图像信息特征包括光学图像尺度不变特征点数目、二值图像的白黑比例数、或进行非下采样轮廓波变换（NSCT）所得的向量。

根据本发明的一个实施例，若该待检书画作品透视图的光学图像尺度不变特征点数目为N，二值图像的白黑比例数为NW/NB，进行非下采样轮廓波变换所得的向量为b；该真迹书画作品透视图的光学图像尺度不变特征点数目为M，二值图像的白黑比例数为MW/MB，进行非下采样轮廓波变换所得的向量为a；则上述特征对应的相似值分别为F₁＝|M-|M-N||/M；F₂=|MW/MB-NW/NB/(MW/MB)；F₃=cosθ=<a,b>/(|a|×|b|)。

根据本发明的一个实施例，对该图像信息特征的三个特征融合后，其相似度S=（a₁×F₁+a₂×F₂+a₃×F₃）/3，其中a₁+a₂+a₃=1。

根据本发明的一个实施例，该相似度S仅为该待检书画作品在一种光源强度下的相似值，若有n种光源强度，其所对应的相似度分别为S₁～S_n，则该整个待检书画作品的相似度为（S₁+S₂+…+S_n）/n。

根据本发明的一个实施例，该相似度是在所有不同光源强度下该待检书画作品透视图的图像信息特征相似度的平均值。

本发明的书画真伪度自动检测系统及方法利用了光源和图像信息特征融合等手段确定了字画的相似度，方便准确，对我国文化产业的发展有推动作用。增强了书画鉴定的真实性、可靠性和准确性。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例书画真伪度自动检测系统的示意图。

图2为本发明实施例书画真伪度自动检测方法的简单流程示意图。

图3为本发明实施例书画真伪度自动检测方法的具体流程示意图。

具体实施方式

本发明根据书画作品的图像信息特征来进行书画作品的保真与防伪，上述图像信息特征是指纸张本身的纹理结构特征和书画创作中产生厚度特征。这些图像信息特征需要通过该书画作品透视图提取出来，其中该透视图是指在该书画作品的下方放置可以发出不同强度的光的光源，然后利用该光源向上透射该书画作品而得到的图像。为此，本发明提供了一种书画鉴定系统及其方法，能利用书画作品的图像信息特征进行书画作品的保真与防伪。

如图1所示，本发明提供一种书画真伪度自动检测系统包括图像获取单元10，获取在不同光源强度下的待检书画作品或真迹书画的透视图；特征提取单元20，提取该书画作品透视图的图像信息特征；自动比对单元30，将该待检书画作品透视图的图像信息特征与该真迹书画作品透视图的图像信息特征进行比对，并判断整个待检书画作品的相似度；以及结果输出单元40，用来输出该自动比对单元比对出的整个该待检书画作品的相似度，当整个该待检书画作品的相似度达到所设定的阈值及以上时则判断为真品，在本实施例中该阈值设定为96%。该系统还包括真迹书画图像信息特征库，用于存储该特征提取单元20的提取真迹书画作品透视图的图像信息特征，供该自动比对单元30调用。

下面介绍书画真伪度自动检测方法步骤，请同时参照图2以及图3。首先是步骤S10，建立真迹书画图像信息特征库，该数据库的建立步骤如图3所示包括：首先是步骤S11，放置真迹书画作品，并在该真迹作品的下面设置光源，该光源能发出光源强度为L1～Ln的n个不同强度的光并向上透射该真迹书画作品。接着是步骤S12，获取该真迹书画作品在该n个不同光源强度透射下的透视图，当该书画作品太大而不能获取该书画作品完整的透视图时，可以移动该书画作品，通过拼接该书画作品各个部分的透射图的方式得到该书画作品完整的透视图。然后是步骤S13，提取该透视图的图像信息特征，该图像信息特征是通过下述三个特征中的一个或多个体现出来的，也就是说该图像信息特征包括下述三个特征中的至少一个特征。其中第一个特征是光学图像尺度不变特征点SIFT(Scale-invariant featuretransform)的特征点数目；第二个特征是二值图像的黑白比例数，由于书画作品在放置的过程中可能会产生方向角度的变化，因此在提取这一特征时需要首先对图像进行匹准，对匹准后的图像区域进行二值化操作，二值化操作采用最大类间方差算法(Ostu算法)。然后计算黑白像素比例；第三个特征是对所获光学图像，求取其最大正方形区域，进行非下采样轮廓波变换（NSCT）所得的向量。最后是步骤S14，将上述该真迹书画作品透视图的图像信息特征存入真迹书画图像信息特征库，供该自动比对单元30调用。至此，该真迹书画图像信息特征库建立完成。

接着进入步骤S20，获取在不同光源强度透射下的待检书画作品透视图。在该步骤的具体操作方法请参照图3，首先是步骤S21，放置待检书画作品，并在该待检作品的下面设置光源，该光源能发出光源强度为L1～Ln的n个不同强度的光并向上透射该待检书画作品；接着是步骤S22，获取该待检书画作品在该n个不同光源强度透射下的透视图，当该书画作品太大而不能获取该书画作品完整的透视图时，可以移动该书画作品，通过拼接该书画作品各个部分的透射图的方式得到该书画作品完整的透视图。

然后如步骤S30所示，提取所述待检书画作品透视图的图像信息特征，该图像信息特征同样包括光学图像尺度不变特征点数目、二值图像的白黑比例数、或进行非下采样轮廓波变换（NSCT）所得的向量这三个特征中的至少一个特征。

最后如步骤S40所示，将该待检书画作品透视图的图像信息特征与真迹书画图像信息特征库中相应真迹书画作品透视图的图像信息特征进行比对，并得出相似度。其具体的方法请参照图3，首先是步骤S41，根据该待检书画作品上的书画内容的轮廓或其它图像检索算法在该真迹书画图像信息特征库找到对应希望比对的真迹书画作品透视图的图像信息特征。接着进入步骤S42，计算相似度，假设该待检书画作品在某一光照强度下的透视图的光学图像尺度不变特征点数目为N，二值图像的白黑比例数为NW/NB，进行非下采样轮廓波变换所得的向量为b；其对应的真迹书画作品在同一光照强度下的透视图的光学图像尺度不变特征点数目为M，二值图像的白黑比例数为MW/MB，进行非下采样轮廓波变换所得的向量为a；则上述特征对应的相似值分别为F₁=|M-|M-N||/M；F₂=|MW/MB-NW/NB|/(MW/MB)；F₃=cosθ=<a,b>/(|a×|b|)。而该待检书画作品在该光源强度下的相似度S=（a₁×F₁+a₂×F₂+a₃×F₃）/3，其中a₁+a₂+a₃=1。然后如步骤S43所示，计算整个待检书画作品的相似度，假设共有n种光源强度，其所对应的相似度分别为S₁～S_n，则该整个待检书画作品的相似度为（S₁+S₂+…+S_n）/n。也就是说该待检书画作品的相似度是在所有不同光源强度下该待检书画作品透视图的图像信息特征相似度的平均值。最后如步骤S44所示输出该自动比对单元比对出的整个该待检书画作品的相似度（S₁+S₂+…+S_n）/n，当整个该待检书画作品的相似度达到所设定的阈值及以上时则判断为真品，在本实施例中该阈值设定为96%。

本发明根据书画作品在不同光源强度透射下产生的不同的图像信息特征进行书画真伪的鉴别，增强了书画鉴定的真实性、可靠性和准确性。体现以学术引领艺术，以科技服务文化，以规范推动市场，有利于书画收藏活动的健康发展，有利于文化产业的发展。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种书画真伪度自动检测系统，其特征在于，包括：

图像获取单元，获取在不同光源强度下的待检书画作品或真迹书画的透视图；

特征提取单元，提取所述书画作品透视图的图像信息特征；

自动比对单元，将所述待检书画作品透视图的图像信息特征与所述真迹书画作品透视图的图像信息特征进行比对，并判断整个待检书画作品的相似度。

2.根据权利要求1所述的书画真伪度自动检测系统，其特征在于，还包括真迹书画图像信息特征库，用于存储所述特征提取单元提取的真迹书画作品透视图的图像信息特征，供所述自动比对单元调用。

3.根据权利要求1所述的书画真伪度自动检测系统，其特征在于，还包括结果输出单元，用来输出所述自动比对单元比对出的整个所述待检书画作品的相似度，当整个所述待检书画作品的相似度达到所设定的阈值及以上时则判断为真品。

4.一种书画真伪度自动检测方法，其特征在于，包括：

建立真迹书画图像信息特征库；

获取在不同光源强度透射下的待检书画作品透视图；

提取所述待检书画作品透视图的图像信息特征；

将所述待检书画作品透视图的图像信息特征与真迹书画图像信息特征库中相应真迹书画作品透视图的图像信息特征进行比对，并得出相似度。

5.根据权利要求4所述的书画真伪度自动检测方法，其特征在于，所述建立真迹书画图像信息特征库的步骤包括：获取不同光源强度下的真迹书画作品透视图，提取所述真迹书画作品透视图的图像信息特征。

6.根据权利要求4或5所述的书画真伪度自动检测方法，其特征在于，所述图像信息特征包括光学图像尺度不变特征点数目、二值图像的白黑比例数、或进行非下采样轮廓波变换（NSCT）所得的向量。

7.根据权利要求6所述的书画真伪度自动检测方法，其特征在于，若所述待检书画作品透视图的光学图像尺度不变特征点数目为N，二值图像的白黑比例数为NW/NB，进行非下采样轮廓波变换所得的向量为b；所述真迹书画作品透视图的光学图像尺度不变特征点数目为M，二值图像的白黑比例数为MW/MB，进行非下采样轮廓波变换所得的向量为a；则上述特征对应的相似值分别为F₁=|M-|M-N||/M；F₂=|MW/MB-NW/NB|/(MW/MB)；F₃=cosθ=<a,b>/(|a|×|b|)。

8.根据权利要求7所述的书画真伪度自动检测方法，其特征在于，对所述图像信息特征的三个特征融合后，其相似度S=（a₁×F₁+a₂×F₂+a₃×F₃）/3，其中a₁+a₂+a₃=1。

9.根据权利要求7所述的书画真伪度自动检测方法，其特征在于，所述相似度S仅为所述待检书画作品在一种光源强度下的相似值，若有n种光源强度，其所对应的相似度分别为S₁～S_n，则所述整个待检书画作品的相似度为（S₁+S₂+…+S_n)/n。

10.根据权利要求4所述的书画真伪度自动检测方法，其特征在于，所述相似度是在所有不同光源强度下所述待检书画作品透视图的图像信息特征相似度的平均值。

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