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贵州民族剪纸符号数据库开发技术的研究 　　【摘 要】本文针对民间传统剪纸艺术的计算机创作问题，在分析剪纸艺术特点的基础上，提出一种基于小波变换和奇异值分解的剪纸纹样识别方法。首先对剪纸纹样图像进行归一化和二值化处理，然后应用小波变换提取剪纸纹样图像的低频分量并进行奇异值分解，最后通过对奇异值进行归一化和降维处理作为最终的特征向量，利用最近邻分类器进行模式识别。实验结果表明，该方法能够有效地去除噪声干扰，较好的识别有一定艺术夸张变形的剪纸纹样。 　　【关键词】贵州；民族剪纸；符号；数据库；开发技术 　　0 引言 　　剪纸是我国历史悠久的传统民间艺术之一，因为它所使用的工具和材料简单，应用范围很广，不论北方还是南方，中原还是边疆，汉族还是少数民族聚居的地方，过去和现在都可以看到各种各样的剪纸，是我国广大群众喜闻乐见的一种重要的民间艺术。随着动漫产业的发展，剪纸艺术作品是一种很好的动漫素材，但当前大量的剪纸纹样是在实物或书籍艺术作品中，如何对这些纹样进行快速的识别和分类，对于传统剪纸的计算机创作有重要的意义。近年来，非真实感图形绘制技术得到迅速的发展，它的出现使得图形的绘制更加有选择化、个性化和艺术化，一些 NPR 技术模拟传统的艺术媒都取得了很好的效果。然而当前对剪纸艺术作品的图像识别研究较少，剪纸纹样识别在剪纸艺术图像矢量化中有非常重要的作用，因此研究剪纸纹样识别是一项非常有意义的工作。 　　由于剪纸艺术作品中的纹样存在夸张变形，这使得不同剪纸作品中的同类纹样之间差异较大，使用单一的特征提取方法不能较好的代表不同纹样的特征，本文对剪纸纹样的识别进行了研究，将小波分析技术与奇异值分解结合起来提取剪纸图像的特征向量，试验表明该算法具有较好的识别效果。 　　1 图像预处理和纹样分类 　　1.1 纹样分类 　　传统剪纸造型一般采用比较夸张的装饰形象，剪纸在塑造形象和装饰处理中有一些常见的表现方法，这就是装饰纹样的运用。这些装饰纹样既是程式化的手段，又是美化形象的图样。常见的有锯齿纹、月牙纹、朵花以及兽畜类动物形象头部的五官特定纹样等。本文试验采用的纹样图库包括寿字纹、单牙纹、花瓣纹、锯齿纹、盘长纹、柳叶纹和朵花纹共 7种剪纸纹样，部分识别图像如图 1 所示，由于剪纸图像是一种艺术作品，其特点是夸张变形较大，没有一成不变的格式，即使是相同名称的纹样，他们之间在视觉效果上也有着较大的差异。 　　1.2 图像预处理 　　预处理的目的就是改善剪纸图像的质量，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而提高特征抽取和识别的准确性。文中扫描得到的剪纸图像为彩色图像，包含着大量的颜色信息，不但在存储上开销很大，而且在处理上也会降低速度。由于彩色剪纸纹样图像存在很多与识别无关的信息，不便于进一步的识别，首先需彩色图像其转成灰度图像，然后再进行二值化处理，以加快计算的速度。预处理之后得到128×128的二值图像。 　　2 纹样的识别 　　小波分析是一种窗口大小固定但其形状、时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析力一法。由于小波有多尺度分析特性，所以可用小波变换给出图像在不同尺度上的变化信息，从而对图像提取不同尺度下不同部分的显著特征。相比傅里叶变换和Gabor变换‘6’，他在时域和频域同时具有良好的局部化性质。矩阵的奇异值特征具有稳定性、比例不变性和旋转不变性，同时反映了信号在能量意义上的特征，是一种良好的代数特征。这里利用小波变换对剪纸图像多尺度分析，然后奇异值分解获取特征向量进行识别。 　　2.1 小波分解 　　小波变换是在傅立叶变换的基础发展起来的一种时频分析力一法，由于具有局部分析的能力和多分辨分析的特点，而广泛应用于信号、地震、语音和图像等力一而的处理和分析，尤其是图像编码力一而取得了突破性的进展。小波变换在图像处理中的基木思想是把图像进行多分辨率分解，生成不同空间和独立频带的子图像，然后对子图像的系数进行处理。数字图小波变换的实质是对原始信号的滤波过程，小波函数选取的不同，分解结果也不同。本文采用Haar小波，因为Haar小波是最简单的正交紧支撑小波，具有对图像容易进行各种分析处理的优点。对图像多层小波分解进行了大量实验，过多层数的分解提取的低频分量过于模糊，不利于奇异值特征的提取和不同种类相似纹样的区分，分解层数太少，起不到降低特征空间维数的目的，提取得特征向量维数较高不利于进一步纹样分类，实验证明，两层小波分解的识别率最高。 　　如图4所不的朵花纹图像进行两层小波分解的结果，图像经过小波多分辨率分解之后，图像的大部分细节信息都保存在分解得得到的6个细节分量中，最低频子带LL2作为原图的低频分量代表了原图的轮廓特征，保持了原图像的概貌和}空间特性。经过小波变换，低频图像尺寸就减少到近