自然图像智能拼图、抠图方法

一、成果概述： （简要说明成果是什么，以便技术受让方了解项目概况） 自然图像智能拼图技术是通过分析碎片的形状、纹理、颜色等特征，将顺序和方向被打乱的碎片重新组合成原始图像的过程。该技术通过计算机分析碎片特征，建立碎片间的关系，将拼图问题转化为数学优化问题进行求解，得到碎片正确的排列组合方式。具体成果包括三个模块：基于马氏梯度相关计算模块、基于高维空间排列矩阵表示模块、以及基于投影黑方法的全局优化模块。

二、技术特点及技术指标： （突出与国内外同行的比较优势或区别） 相关研究均达到国际领先水平。本成果研制了实用新型自然图像智能拼图系统，验证了在无重叠条件下，即使碎片方向和空间排列均未知，图像拼接重建算法的有效性。主要科研创新点包括： 1. 高维空间表示广义排序问题：通过高维空间的矩阵表示二次规划模型，模拟碎片间的排列和相关性，重建局部子图像在空间中的方向和排列。 2. 全局优化方法：运用迭代投影的黑方法，基于非凸优化的二次规划函数，针对存在噪声的相关关系，在全局范围内寻找最优解。 3. 优化初始值和收敛的有效性：通过设置初始值并利用投影的黑方法，确保算法结果的准确性，提升收敛速度和计算效率。

三、应用领域： （主要面向的行业产业、技术已在领域应用的概述以及取得成效，还可在领域应用的前景等） 主要面向计算机视觉行业。目前，本成果相关技术已在数字图像处理领域得到广泛认可，并与高校、科研院所等合作发表了多篇高水平学术论文和发明专利。提出的基于非凸二次规划模型的自然图像拼图算法，已应用于古文物碎片复原、组织病理影像重建等实际问题中，提高了局部碎片复原的效率。智能拼图问题在视觉领域具有广泛的应用前景，还可用于生物研究中的DNA/RNA建模、艺术修复以及刑事侦查中物证碎片复原等问题。

四、投入需求： （需要技术需求方投入的资金、场地、设施等条件） 由于项目成果涉及大规模数据采集、运算和存储，若需求方能提供数据采集设备、高性能CPU以及专用的数据存储硬件等，将有助于成果的进一步推广和应用。

一、成果概述：（简要说明成果是什么，以便技术受让方了解项目概况）

自然图像智能拼图是利用碎片的形状、纹理、颜色等特征，将改变顺序和方向 的碎片复原成原始图像的过程。给定一定数量的无重叠的碎片，计算机利用碎片的 特征得出碎片间的特定关系，将拼图问题转化为数学优化问题求解建模，最优解即 为拼图中碎片的一组正确的排列组合方式。该成果具体由三个模块组成，包括基于 马氏梯度相关计算模块、基于高维空间排列矩阵表示模块、以及基于投影黑方法的 全局优化模块。

二、技术特点及技术指标：（突出与国内外同行的比较优势或区别）

相关研究均达到国际领先水平。

研制实用新型自然图像智能拼图系统，该成果验证了无重叠条件下，碎片方向和空间排列均未知的图像拼接重建算法的有效性。主要的科研创新包括：（1）高 维空间表示广义排序问题。利用高维空间的矩阵表示二次规划模型，该模型模拟了 碎片间的排列关系和相关关系，重建局部子图像在空间中的方向和排列。（2）全 局优化方法。借助迭代投影的黑方法，基于非凸优化的二次规划函数，针对存在噪 声的相关关系，在全局范围内求取最优解。（3）优化初始值和收敛的有效性。在 优化过程中，通过设置初始值并利用投影的黑方法保证算法结果的准确性，提升收敛的速度和计算效率。

三、应用领域：（主要面向的行业产业、技术已在***领域应用的概述以及取得成效，还可在***领域应用的前景等）

主要面向计算机视觉行业，目前本成果相关的技术已在数字图像处理领域得到广泛的共识，已与高校、科研院所等合作发表多篇高水平学术论文和发明专利，提出基于非凸二次规划模型的自然图像拼图算法，并将该成果应用于包括古文物碎片 的复原、组织病理影像的重建等实际问题中，提升局部碎片复原的效率。智能拼图问题在视觉领域具有广泛的应用前景，还可用于解决生物研究中DNA/RNA建模、艺术修复以及刑事侦查中物证碎片复原问题等。

四、投入需求：（需要技术需求方投入的资金、场地、设施等条件）

由于项目成果涉及数据大规模的采集、运算和存储，因此若需求方能够提供数 据采集设备、高性能CPU以及专用的数据存储硬件等，将有助于成果的进一步推广和应用。