Een team van onderzoekers van Technion en de Universiteit van Haifa heeft een nieuwe computervisie-aanpak ontwikkeld voor het oplossen van archeologische puzzels. In hun krant voorgepubliceerd op arXiv, ze introduceren een algemeen algoritme dat automatisch fragmenten van archeologische artefacten opnieuw kan samenstellen.

"Het oplossen van puzzels is al jaren een intrigerend probleem, ", schrijven de onderzoekers in hun paper. "Het heeft tal van toepassingsgebieden, zoals in versnipperde documenten, foto bewerken, biologie en archeologie."

Onderzoekers proberen al tientallen jaren tools te ontwikkelen die automatisch puzzels kunnen oplossen. De eerste computationele oplosser, geïntroduceerd in 1964, was in staat om negendelige puzzels aan te pakken. Vandaag, de meeste geavanceerde technieken voor het oplossen van puzzels zijn ontworpen om te werken aan natuurlijke afbeeldingen met behulp van kleurafstemming, vormaanpassing of een combinatie van beide.

De onderzoekers van Technion en de Universiteit van Haifa besloten zich te concentreren op het oplossen van puzzels op het gebied van archeologie. Op het moment van hun ontdekking, de meeste archeologische objecten verkeren in een slechte of fragmentarische staat. Daarom, archeologen zetten deze fragmenten handmatig weer in elkaar, zodat ze ze verder kunnen onderzoeken. Computervisietools zouden dit moeizame en tijdrovende proces aanzienlijk kunnen vereenvoudigen door het oplossen van archeologische puzzels te automatiseren.

"We concentreren ons op archeologie, niet alleen omdat cultureel erfgoed wereldwijd wordt erkend als een belangrijk doel, maar ook omdat het archeologische domein de grenzen van de huidige computervisietechnieken blootlegt, " leggen de onderzoekers uit in hun paper. "Archeologische artefacten zijn niet 'schoon' en 'aardig gedragen'; liever, ze zijn kapot, geërodeerd, luidruchtig, en uiteindelijk uiterst uitdagend voor algoritmen die ze analyseren of opnieuw samenstellen. Daarom, vanuit het gezichtspunt, archeologie dient als een uiterst uitdagend toepassingsgebied."

De onderzoekers ontwikkelden een aanpak die de drie belangrijkste verschillen tussen vierkante puzzels van natuurlijke afbeeldingen en afbeeldingen van archeologische artefacten aanpakt, die verband houden met slijtage, kleurvervaging en continuïteit. In archeologische artefacten, slijtage creëert vaak openingen tussen de stukken, waardoor het moeilijker wordt om aangrenzende fragmenten te matchen.

In aanvulling, kleurvervaging kan leiden tot onechte randen, die moeten worden onderscheiden van echte randen en hellingen. Eindelijk, in natuurlijke beeldpuzzels met vierkante stukjes, een vast aantal transformaties bestaan ​​tussen elk paar stukken, maar in archeologische artefacten, geldige transformaties behoren tot een continue ruimte, de puzzels nog ingewikkelder maken.

"We stellen een nieuw algoritme voor dat deze problemen aanpakt, ' schrijven de onderzoekers. 'Het is gebaseerd op vier kernideeën. Eerst, om de slijtage van fragmenten aan te pakken, we stellen voor om elk fragment te extrapoleren voordat het opnieuw wordt samengesteld. Dit reduceert het continuïteitsprobleem (voorspellen hoe het fragment 'door te gaan') waarmee we worden geconfronteerd tot een matchingprobleem. Tweede, we stellen een transformatiesteekproefmethode voor, die is gebaseerd op het begrip configuratieruimte, en is speciaal afgestemd op ons probleem."

Volgens de onderzoekers is de kern van het oplossen van puzzels is de vraag:wat maakt een goede match? Om dit te beantwoorden, ze gebruikten een nieuwe maatstaf die rekening houdt met de unieke kenmerken van archeologische puzzels, inclusief de openingen tussen de stukken, kleur vervagen, valse randen, variërende lengtes van overeenkomende grenzen en onnauwkeurige transformaties. In aanvulling, hun algoritme plaatst de stukken op basis van hun vertrouwen in de wedstrijd, die wordt beïnvloed door het unieke karakter van de match en de fragmentgrootte.

De onderzoekers evalueerden hun algoritme op tientallen echte archeologische objecten uit het British Museum en fresco's van kerken over de hele wereld. Ze vonden dat het opmerkelijk goed presteerde, met succes de overgrote meerderheid van deze gebroken artefacten en fresco's opnieuw in elkaar te zetten.

© 2019 Wetenschap X Netwerk