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碎纸的自动拼接与复原.doc
- 碎纸的自动拼接与复原
摘 要
碎纸片的拼接与复原在司法军事等领域中有重要的作用，为了解除人工拼接工作时间长，效率低等问题。本文建立模型，结合计算机matlab编程实现了碎纸片的拼接与复原。
针对问题一，对纵切的碎纸图片进行数值化处理后，研究碎纸片间边缘像素点之间的匹配关系，基于贪心算法和模拟退火算法建立两个模型。根据位于边框的碎纸片边缘像素点矩阵的特殊性，贪心算法先找到这两侧的碎纸片，然后寻找碎纸片之间的最大匹配度以实现连接，不断循环进行文件的复原。模拟退火也是基于碎纸片边缘像素的匹配度，不断的进行组合优化寻得全局的最优解。两个模型最终都实现附录一和附录二的碎纸片的自动拼接和复原。
针对问题二，对于碎纸机既纵切又横切的复杂情形，本文首先利用上下各个图片上下左右的像素行大小来确定文件的四角边框，同时找出四边上可能有的图片，然后同问题一一样，利用贪心算法求出整个文件的四边图片，并且从外到内可以寻找出匹配度较好的图片组合，在此基础上，本文结合模拟退火的算法寻找出图片匹配度最优的图片组合，从而实现图片的复原。
针对问题三，对于两面打印的碎纸机即纵切又横切的情形，本文基于一面图片的信息数据，基于上述模型的思想，作为复原的依据，而另一面作为拼接的辅助信息，提供更多的线索降低陷入局部最优解的概率，提高模型的效率。
通过本文对碎纸片的拼接与复原的研究，实现了纵切碎纸片的自动拼接和复原和纵横切碎纸片及文件双面印的半自动拼接和复原，大大提高了复原效率，对生产生活产生一定的影响。
关键词： 模拟退火 贪心算法 蒙特卡罗
破碎文件的拼接在司法物证复原、历史文献修复、虚拟考古、故障分析、医学分析以及军事情报获取等领域都有着重要的应用。目前碎纸的拼接工作大部分都是靠人工的方式完成。虽然国内外对这项工作进行了一些研究，但是由于碎纸的自动修复技术应用背景的特殊性，目前几乎没有公开的研究资料可以参考。 传统上，拼接复原工作需由人工完成，准确率较高，但效率很低。特别是当碎片数量巨大，人工拼接很难在短时间内完成任务。随着计算机技术的发展，人们试图开发碎纸片的自动拼接技术，以提高拼接复原效率。
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