本發明涉及書畫鑒定設備領域，尤其涉及一種基于多級放大倍數的書畫備案鑒定裝置。

背景技術：

書畫行業存在大量的贗品假貨，使得書畫市場混亂真假難分，藝術家被侵權、收藏愛好者受經濟損失。為此，國家提倡為書畫等藝術品建立身份信息，書畫行業涌現了大量的備案鑒定方法和設備，但經過5年左右的發展沒有普及，因為大部分備案鑒定方法系統復雜、效率低、失敗率高、防偽能力弱、成本高。

書畫放大數百倍會展示出內部微觀結構，不同書畫或同一書畫不同區域的內部微觀結構相同的概率非常小。書畫放大100X后會看到作品的細節，放大600X后會看到紙纖維的排列。不同的放大倍數會有相應的鑒別角度和意義。

目前書畫行業的備案（建立數據庫保存書畫放大圖片）與鑒定（調取備案的圖片來比，一致則為原畫）多是備案放大100X~200X的孤立點，書畫普遍仿制的程度在100X以內，僅備案若干孤立點無法保證備案的權威性，仍會導致大量高仿作品的產生。傳統的備案鑒定方法是使用單個數碼顯微鏡，手動調節數碼顯微鏡的高度、焦距以及光強，僅靠人工經驗來尋點和識別書畫作品的真偽，該方法長期以來嚴重依賴于人工經驗，備案鑒定效率很低。書畫行業一次備案多數在20min，按每天8h計算，每臺設備可備案4800副/年。備案和鑒定過程不確定因素多，難以保證備案的數據有相同的規范，易產生誤判。

而備案孤立點時，為提高備案的權威性，常需要在不同倍數下備案若干固定點，導致了備案效率低下，而鑒定時需要根據已備案的固定點進行尋點，費時費力。手動調節尋點時，在不借助任何輔助測量工具的情況下，幾乎無法從宏觀尺度找到微觀尺度的一個點。例如，在600X條件下需要尋找0.1mm²的點，尋點步長設置為0.01mm，即使通過計算機掃描1cm²的區域，則需要處理的像素比對單元數為100萬個，借助肉眼幾乎是無法完成的，若采用運算能力低下的比對系統，則會導致鑒定效率低，而且誤判率高；若采用運算能力高的比對系統，雖然可顯著提高鑒定效率，但勢必會增加設備成本，不利于推廣使用。而通過特定算法在一定區域內選取特定的點進行比對，由于減少了處理量，雖然無需運算能力高的處理系統，一定程度上提高了鑒定效率，但算法的權威性則難以保證。

如申請公布號為CN104636733A的發明專利申請公開的一種“基于圖像特征的書畫作品鑒定方法”，該技術方案主要包括以下步驟：首先建立數據庫，通過筆墨軌跡的形式化表現方式，以及分析局部的筆畫特征與紙張紋路構圖之間的聯系，鎖定各書畫作品所特有的細微特征，隨后就可以采集待鑒定書畫作品的圖像數據，然后經過光照一致性處理后系統進行提取角點操作，接著進行特征匹配運算以及異常點的排查和鑒定，最后得出真偽鑒定結果。該技術方案主要通過建立特征點數據庫，隨后分析查找特征點數據的特異性并進行比對，但不同的作品的特征點認定存在差異，該算法的兼容性有待考證，且該特征點數據庫的全部為300萬像素以上的圖像作為備案，即倍數不變，因此無法在不同倍數下進行比對，并不能有效保證鑒定權威性。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種基于多級放大倍數的書畫備案鑒定裝置，從根本上解決了上述問題。其具有系統簡單、備案與鑒定效率高、鑒定結果可靠、鑒定成本低、防偽能力強、易于推廣等優點。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：該基于多級放大倍數的書畫備案鑒定裝置包括殼體、主板、顯示屏、存儲單元以及圖像采集裝置，其技術要點是：所述圖像采集裝置為相對距離固定的放大倍數相同或相異的N個，N≥2，放大倍數相異的圖像采集裝置為M個，M≥2，N≥M。

所述鑒定裝置還包括匹配度分析模塊。

所述圖像采集裝置的焦距固定。

所述兩個以上放大倍數不同的圖像采集裝置中，相鄰倍數之間的倍數比為2~100。

所述殼體內設有調光裝置。

本發明還提供了一種基于多級放大倍數的書畫備案鑒定方法，其技術要點是，包括以下步驟：

步驟1）備案：在待備案書畫上選取備案區域，通過N個的放大倍數相同或相異的相對距離固定的圖像采集裝置靜置下拍攝的多個倍數的圖片，存入數據庫，N≥2，放大倍數相異的圖像采集裝置為M個，M≥2，N≥M；

步驟2）鑒定：提取數據庫中備案的圖片，通過低倍圖片尋找待鑒定書畫上的備案區域，在同一備案區域通過逐級放大倍數的方法比對圖像采集裝置實時獲取的待鑒定書畫圖像信息與備案圖片，實時獲取待鑒定書畫圖像信息時，不斷調整所有圖像采集裝置的位置使其與備案區域相對應，直至完成所有備案區域的比對。

所述步驟2）中，進行不同放大倍數圖像特征點空間位置對應關系的檢測。

所述步驟2）中，調整圖像采集裝置的位置時，使用圖像匹配算法計算出需要調整的方向和距離，使用者根據計算結果來調整儀器位置。

所述步驟2）中，調整圖像采集裝置位置時，通過圖像匹配算法計算出需要調整的方向和距離并保存，記錄調整的方向和距離，通過輔助判斷算法鑒定是否為備案的原畫。

所述輔助判斷算法為，a1為當前倍數條件下實時圖像與備案圖片的偏差向量，b1為當前倍數條件下實時圖像的移動向量，a2為相鄰高倍數條件下實時圖像與備案圖片的偏差向量，c為相鄰高倍數條件下備案區域的最小邊長；

當|a1-b1-a2|≥c時，則判斷為非備案的原畫。

本發明的有益效果是：低倍圖像通過肉眼定位，快速準確，省時省力，無需進行全幅的掃描匹配。裝置殼體小巧，可操控性強，中倍或高倍圖像進行比對時既可以通過肉眼辨別，節約制造與使用成本；也可以通過電子掃描匹配，掃描區域相對較小，信息處理量小，鑒定效率高。鑒定時的顯示屏中的圖像為實時圖像，便于實時調整拍攝位置直至與備案點相對應，以方便比對。為進一步提高判斷的準確度，將圖像的采集與鑒定設定在相同的照度下進行。另外，還可通過不同放大倍數的圖像采集裝置，在多個不同放大倍數的圖片之間建立空間對應關系，從而進一步提高判斷的準確性。

采用了殼體的封閉結構，因此可通過調光裝置有效控制圖像采集時的光照參數。而定焦圖像采集裝置的使用，無需人工調焦，鏡頭的拍攝高度固定，極大提高了圖像采集效率，將一組備案區域的備案時間縮至遠小于1min，而焦距的固定同時方便了光照參數的設置，使數據庫中數字圖像的參數保持一致，有效降低了誤判率。

綜上所述，本發明體積小巧，結構簡單，可通過肉眼與電子掃描的有機結合，不但提高了鑒定效率、準確度，能夠備案書畫作品的小區域、區域間關系、不同放大倍數之間的關系。鑒定采用備案數據之間的關系來逐級尋點，逐級放大小誤差消除大誤差，尋點快速精確，將一組備案區域的鑒定時間縮短至1min以內。而且有效降低了鑒定成本，鑒定設備體積小巧，便于推廣使用。

附圖說明

圖1為本發明的透視結構示意圖；

圖2為圖1的剖視結構示意圖；

圖3為本發明的備案原理示意圖；

圖4~圖6為本發明的在低中高倍條件下的鑒定原理示意圖；

圖7為本發明輔助判斷算法的原理示意圖；

圖8為圖像對應關系鑒定的原理示意圖。

附圖標記說明：1殼體、2低倍攝像頭、3中倍攝像頭、4高倍攝像頭、5顯示屏、6調光裝置。

具體實施方式

以下結合圖1~8，通過具體實施例詳細說明本發明的內容。

實施例1

該基于多級放大倍數的書畫備案鑒定裝置包括底部設有開口的半封閉的殼體1、設置在殼體內的主板（圖中未示出）、與主板數據輸出端電性連接的顯示屏5、與主板數據輸入端電性連接的數據存儲單元、與主板數據輸入端電性連接的匹配度分析模塊、與主板數據輸出端相連的無線通訊模塊以及與主板數據輸入端電性連接的若干圖像采集裝置，圖像采集裝置為相對距離固定的放大倍數相同或相異的N個，N≥2，放大倍數相異的圖像采集裝置為M個，M≥2，N≥M。本實施例以放大倍數分別為1X，30X，600X的低倍攝像頭2、中倍攝像頭3、高倍攝像頭4為例。需要說明的是，圖像采集裝置可采用攝像頭、數碼顯微鏡等變焦或定焦的可采集視頻信號的光學設備，但本實施例為達到最佳的實施效果而采用了定焦攝像頭。還在殼體內設置了調光裝置，其主要包括感光單元，以及可調光光源，保證備案與鑒定時的準確性。還可設置無線通訊裝置，可直接與上位機進行交互，不受使用距離的限制，進一步提升了體積小巧、易于攜帶、使用方便的優點。一方面，便于將數字化的圖像上傳至備案數據庫中，另一方面，方便從數據庫中調取已備案圖片。

顯示屏可采用整塊屏幕，通過軟件進行分屏顯示，也可采用與圖像采集裝置數量相同的顯示屏。匹配度分析模塊可采用簡化SIFT算法進行匹配，由于備案點的圖像信息處理量小，并配合一定的算法，無需采用運算能力過高的處理系統，從而節約了鑒定成本，其具體內容不再詳細陳述。

關于SIFT算法，已在下述期刊雜志中有所記載：1）劉佳,傅衛平,王雯,李娜.基于改進SIFT算法的圖像匹配［J］．儀器儀表學報,2013.34(5):1107-1112；2）鄭永斌,黃新生,豐松江.SIFT和旋轉不變LBP相結合的圖像匹配算法[J].計算機輔助設計與圖形學學報,2013.22(2)：286-292；3）白廷柱,侯喜報.基于SIFT算子的圖像匹配算法研究[J].北京理工大學學報,2013.33(6):622-627，文中不再詳細闡述其內容。匹配算法和檢測算法既可以在主板上運算，也可以上傳至服務器運算。

采用上述鑒定裝置的鑒定方法，包括以下步驟：

步驟1）建立作品圖像數據庫：如圖3所示，在待備案作品（例如達芬奇的油畫《蒙娜麗莎》）上隨機選取備案5cm²區域，將裝置置于區域上方，點擊屏幕上的備案按鈕（圖中未示出），最終獲得了多個備案區域的不同放大倍數的圖片。點擊一次備案按鈕可獲得與攝像頭數量相同的不同放大倍數的圖片，本實施例每點擊一次可獲得三張備案圖片。（圖3中共備案了兩組區域，共六張備案圖片），并以數字化的形式記錄在存儲設備中，該存儲設備可采用與設置在主板上的存儲模塊，也可采用與主板相連的上位機的存儲硬盤，也可采用與該主板數據輸出端通過無線通訊模塊相連的服務器的存儲單元等。需要說明的是，由于不同倍數攝像頭之間的相對距離固定，同時或先后拍攝某一組備案區域的圖像后，會由于攝像頭間距而產生不同放大倍數圖像之間的空間對應關系，從而可作為判定依據，提高判斷的準確性。

步驟2）通過作品圖像數據庫鑒定：如圖4~6所示，通過軟件界面選擇數據庫內相應的備案圖片，點擊屏幕上的鑒定按鈕（圖中未示出），從主板或服務器上的存儲設備中調取相應作品備案點的最低倍數字化圖像信息，并將其顯示在顯示屏上，通過移動裝置的殼體將攝像頭對準備案區域，根據圖像和備案圖片差別來調整殼體的位置，使攝像頭的拍攝位置與顯示屏中備案圖片的位置相互匹配。

此時，點擊下一步按鈕，則屏幕上顯示該備案區域內的中倍備案圖片，同時在顯示屏中實時顯示中倍攝像頭所拍攝的圖像，根據圖像和備案圖片差別來調整殼體的位置，通過肉眼或匹配度分析模塊判斷待鑒定作品的真偽。

如匹配，繼續點擊下一張按鈕，屏幕上顯示該備案區域內的高倍備案圖片，同時在顯示屏中實時顯示高倍攝像頭所拍攝的圖像，根據圖像和備案圖片差別來調整殼體的位置，通過肉眼或匹配度分析模塊逐級比對，判斷待鑒定作品的真偽，若全部通過，則繼續鑒定其他的備案區域，直至得出鑒定結果。鑒定時所采用的照度條件應與作品圖像數據庫中的照度條件相同，即使存在略微的照度差異，鑒定過程仍可順利進行。調整圖像采集裝置的位置時，圖像采集裝置之間的相對距離保持不變，并且與步驟1）中相對距離相同，圖像采集裝置的朝向不變，與步驟1）中的朝向相同。

為方便使用，可將顯示屏分成若干區域（本實施例為三塊），分別在各顯示區域上顯示備案圖片以及實時拍攝的圖像以及控制界面的內容，可根據使用習慣而通過軟件自行設置各區域內所需顯示的內容。

另外需要說明的是，為突出備案鑒定裝置顯示屏中的圖像，已對背景部分進行了淡化處理，而為使能夠觀察到放大效果，圖中的放大倍數可能與實施例中描述的倍數并不相同，但本領域普通技術人員在本發明的構思下，應當能夠理解。實施例中的備案點數量也并非窮舉，實際應用時，備案點的位置應根據備案作品的偽造難度，作品中的特異性部分選擇。

實施例2

在步驟2）中，在其中一組備案區域內，進行空間對應關系判斷，為簡化裝置結構，減小屏幕的大小，此時鑒定裝置只針對空間參數進行判斷，不會在顯示屏中顯示相應的圖像（如屏幕夠大，則可同時顯示已備案的兩張空間關系對應的不同倍數的圖片，實時顯示該區域相應倍數的影像），例如，圖8中，在備案區域A中，在高倍和中倍攝像頭間距一定時，在高倍放大區域與中倍放大區域存在一對相互對應的“△”和“○”，且當其中一個特征（“△”或“○”）位置確定時，另一個特征（“○”或“△”）的位置也必然確定，這樣，當鑒定作品時，即使仿制品仿制了兩個不同的特征（“△”和“○”），也會由于兩個特征點之間的距離存在細小的差距而被鑒別出來，由此提高了鑒定的準確度。

相應的，該鑒定過程則要求在備案時，確定不同倍數特征點在備案區域內的坐標，該坐標主要包括特征點最側部距離備案區域各邊界的距離，共四個參數。檢測時則可通過SIFT算法進行運算判斷。

說明書中所述的一組備案區域是指，點擊一次備案按鈕后，所有圖像采集裝置分別進行一次圖像采集所包括的備案區域。

實施例3

如圖7所示，在輔助鑒定算法中，假設a1為當前倍數(30X)條件下實時圖像與備案圖片的偏差向量，假設b1為當前倍數(30X)條件下實時圖像的移動向量，存在偏差a1-b1，假設a2為相鄰高倍數（600X）條件下實時圖像與備案圖片的偏差向量，存在偏差a1-b1-a2，設定c為相鄰高倍數（600X）條件下備案區域的最小邊長，為常數。

設定當|a1-b1-a2|≥c時，即高倍條件下偏差大于該備案區域的最小邊長時，判斷為非備案的原畫。

實施例4

攝像頭共有四個，放大倍數依次為1X，10X，10X，400X。