fbpx

Алгоритм реконструирует исторические артефакты по фотографиям фрагментов

Алгоритм, разработанный командой ученых из Израиля, восстанавливает первоначальный вид археологических находок: разбитых фресок, глиняных фигур и посуды. Он анализирует фрагменты и собирает их в единое целое. 

В захоронениях часто находят битые керамические изделия, но восстановить из сотен черепков кувшин очень трудно — все фрагменты похожи друг на друга, многие истерлись, а их края облупились. В захоронении могли находиться десятки похожих изделий. Похожая ситуация и с фресками, которые еще больше утрачивают цвет и форму. В таком случае работа археологов состоит из перебора всех возможных вариантов стыковок. Это занимает очень много времени. Авторы исследования предлагают восстанавливать артефакты по фотографиям их частей.

Примеры работы алгоритма восстановление исторических артефактов
Примеры работы алгоритма

«Археологические головоломки — важная проблема для исследователей на протяжении многих лет. Алгоритм может применяться для автоматического восстановления артефактов по фрагментам, редактирования изображений и даже сбора измельченных документов» — написали разработчики в статье. После проведения раскопок достаточно будет оцифровать все находки и запустить алгоритм.

Метод реконструкции находок

«Пазлы» археологических артефактов истираются и выцветают, поэтому их трудно собирать в единое целое. Истирание создает разрывы между частями, затрудняя сопоставление соседних фрагментов. Выцветание создает ложные границы, которые нужно отличать от обычных границ.

Поход, предложенный разработчиками, состоит из 4 этапов: 

  1. На первом этапе изображение каждого из фрагментов экстраполируется. Вокруг фрагмента создается полоса пикселей, которая продолжает цвет и структуру изображения. Это помогает преодолеть проблему истирания. Алгоритм предсказывает, что должно окружать уцелевший археологический фрагмент и таким образом находит соседний.
  2. Затем используется метод трансформации образцов, который учитывает пространственную конфигурацию объектов и создает набор допустимых преобразований. На этом этапе алгоритм определяет, как объекты сопоставляются друг с другом. Рисунок одного объекта должен продолжать рисунок другого, а не перекрывать его.
  3. Следующий этап — поиск соответствия. Самым сильным сигналом, помимо цвета, является то, как края одного фрагмента совпадают с краями другого.
  4. В конце алгоритм размещает фрагменты, учитывая вышеописанные характеристики, а также размеры фрагментов и уникальность совпадения.

Затем создается виртуальное изображение, которое помогает физической реконструкции предмета.  

восстановление артефактов
Этапы восстановления артефактов

Авторы протестировали работу алгоритма на археологических находках Британского музея и фресках церквей разных стран. Результаты различаются в зависимости от изначального числа фрагментов. Чем больше фрагментов — тем хуже работа алгоритма. При этом, метод всегда показывает точность сопоставления больше 90%, а это очень хороший результат.