Ett team av forskare vid Technion och University of Haifa har utvecklat en ny metod för datorsyn för att lösa arkeologiska pussel. I deras papper, förpublicerad på arXiv, de introducerar en allmän algoritm som automatiskt kan sätta ihop fragment av arkeologiska artefakter.

"Pussellösning har varit ett spännande problem i många år, "forskarna skriver i sin uppsats." Den har många tillämpningsområden, som i strimlade dokument, bildredigering, biologi och arkeologi. "

Forskare har försökt utveckla verktyg som automatiskt kan lösa pussel i decennier. Den första beräkningslösaren, infördes redan 1964, kunde hantera pussel med nio delar. I dag, de flesta state-of-the-art tekniker för att lösa pussel är utformade för att arbeta med naturliga bilder med färgmatchning, formmatchning eller en kombination av båda.

Forskarna vid Technion och universitetet i Haifa beslutade att fokusera på pussellösning inom arkeologi. Vid tidpunkten för deras upptäckt, de flesta arkeologiska föremålen är i ett dåligt eller fragmenterat tillstånd. Därför, arkeologer sätter ihop dessa fragment manuellt så att de kan undersöka dem vidare. Datorvisionsverktyg kan avsevärt förenkla denna mödosamma och tidskrävande process genom att automatisera arkeologisk pussellösning.

"Vi koncentrerar oss på arkeologi inte bara för att kulturarvet har erkänts världen över som ett viktigt mål, men också för att den arkeologiska domänen exponerar gränserna för nuvarande datorsynstekniker, "förklarar forskarna i sitt papper." Arkeologiska artefakter är inte "rena" och "snyggt uppförda"; snarare, de är trasiga, urholkas, högljudd, och i slutändan extremt utmanande för algoritmer som analyserar eller monterar om dem. Därför, ur synvinkel, arkeologi fungerar som ett extremt utmanande tillämpningsområde. "

Forskarna utvecklade ett tillvägagångssätt som tar upp de tre stora skillnaderna mellan fyrkantiga pussel av naturliga bilder och bilder av arkeologiska artefakter, som är förknippade med nötning, färgblekning och kontinuitet. I arkeologiska artefakter, nötning skapar ofta luckor mellan bitarna, vilket gör det svårare att matcha intilliggande fragment.

Dessutom, färgblekning kan resultera i falska kanter, som måste särskiljas från riktiga kanter och lutningar. Till sist, i naturliga bildpussel med fyrkantiga bitar, ett fast antal transformationer finns mellan alla par bitar, men i arkeologiska artefakter, giltiga transformationer tillhör ett kontinuerligt utrymme, ytterligare komplicerar pussel.

"Vi föreslår en ny algoritm som hanterar dessa svårigheter, "skriver forskarna." Det bygger på fyra nyckeltankar. Först, för att hantera fragmentskador, Vi föreslår att varje fragment extrapoleras före återmontering. Detta minskar kontinuitetsproblemet (förutsäger hur man "fortsätter" fragmentet) som vi står inför i ett matchande problem. Andra, vi föreslår en transformationsprovtagningsmetod, som är baserad på begreppet konfigurationsutrymme, och är särskilt skräddarsydd för vårt problem. "

Enligt forskarna, i kärnan i varje pussellösning ligger frågan:Vad gör en bra matchning? För att svara på detta, de använde en ny åtgärd som tar hänsyn till de unika egenskaperna hos arkeologiska pussel, inklusive mellanrummen mellan bitarna, färg blekning, falska kanter, varierande längder av matchande gränser och oprecisa transformationer. Dessutom, deras algoritm placerar bitarna baserat på deras förtroende för matchen, som påverkas av matchningens unika karaktär och fragmentstorlek.

Forskarna utvärderade sin algoritm på dussintals verkliga arkeologiska föremål från British Museum och fresker från kyrkor runt om i världen. De fann att det fungerade anmärkningsvärt bra, framgångsrikt återmontering av de allra flesta av dessa trasiga artefakter och fresker.

© 2019 Science X Network