Учёные пересобрали настоящие археологические фрагменты с помощью нового алгоритма.
Команда исследователей из Техниона и Университета Хайфы разработала новый алгоритм, который может автоматически собирать фрагменты археологических артефактов.
В течение долгих лет решение археологических головоломок было интригующей проблемой. Новый алгоритм поможет не только археологам. Его можно применять в биологии, редактировании изображений и восстановлении фрагментов документов.
Подобный автоматизированный алгоритм изобретался на протяжении нескольких десятилетий. Первое изобретение, представленное в 1964 году, могло решить головоломку из девяти частей.
Сегодня большинство методов решения головоломок предназначено для работы с естественными изображениями путём сопоставления цветов, формы или их комбинации.
Исследователи из Техниона и Университета Хайфы сосредоточились на решении головоломок в области археологии. Обнаруженные археологические объекты часто находятся в плохом или фрагментарном состоянии. Поэтому археологи вручную собирают эти фрагменты, чтобы их можно было изучать дальше.
Инструменты компьютерной визуализации значительно упрощают этот трудный и трудоёмкий процесс за счёт автоматизации решения археологических задач.
Мы концентрируемся на археологии не только потому, что изучение культурного наследия признано во всём мире как важная цель, но также и потому, что археология открывает пределы современных методов компьютерной визуализации, — объясняют исследователи.
Археологические артефакты сложны для алгоритмов, которые их анализируют или собирают заново. Следовательно, археология — чрезвычайно сложная область применения.
Исследователи разработали подход, который помогает различать квадратные фрагменты естественных изображений и выцветших и истёртых изображений археологических артефактов. Истирание археологических артефактов часто создаёт разрывы между частями, затрудняя сопоставление соседних фрагментов.
Также истирание приводит к появлению ложных краёв, которые нужно отличать от реальных краёв и градиентов. Наконец, в головоломках с естественными изображениями с квадратными кусочками существует фиксированное количество сочетаний среди любой пары кусочков. У археологических артефактов количество возможных сочетаний безгранично, что ещё больше усложняет головоломку.
Алгоритм основан на двух ключевых идеях:
1. Для решения проблемы истирания фрагмента исследователи предлагают сопоставлять каждый фрагмент перед повторной сборкой, что уменьшает проблему непрерывности, предсказывая как продолжить фрагмент.
2. Исследователи используют метод выборки преобразования, основанный на понятии пространства конфигурации и специально адаптированный для решения археологических головоломок.
По словам исследователей, в основе любого решения головоломки лежит вопрос: что помогает точно собрать фрагменты? Чтобы ответить на него, они используют новый подход, учитывающий уникальные характеристики археологических головоломок, включая разрывы между фрагментами, выцветание, ложные края, разную длину совпадающих границ.
Исследователи провели эксперименты на десятках реальных археологических артефактов из Британского музея и фресок из церквей по всему миру. Они обнаружили, что алгоритм не давал сбоев, успешно собирая большинство разбитых артефактов и фресок.
По материалам techxplore.com
