《二维图像矢量化技术要求（征求意见稿）》

ICSxxCCSxx32Technicalrequirementsforculturalresourcedatavecto在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。DB32/T4775—20241 2 32规范性引用文件 33术语和定义 33.1术语和定义 33.2缩略语 44二维图像矢量化流程 45二维图像矢量化预处理 55.1二维图像矢量化输入数据要求 55.2二维图像矢量化预处理方法 55.2.1二维图像噪声去除 65.2.2二维图像尺度缩放 65.2.3二维图像超分辨率 65.3二维图像矢量化预处理后 66矢量化处理 67矢量化标注 78矢量化评价 78.1矢量化评价流程 78.2矢量化数据模型 88.3矢量化数据质量要求 98.4矢量化评价指标 9DB32/T4775—20242本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由江苏省文化和旅游厅提出、归口并组织实施。本文件起草单位：苏州丝绸博物馆、北京邮电大学、苏州文化数字化运营管理有限公司本文件主要起草人：徐坤、赵海英、钱兆悦、祁麟、侯小刚、王舒、沈峰、沈洁、周月、季骄阳。DB32/T4775—20243二维图像矢量化技术要求本文件规定了二维图像的矢量化流程、矢量化处理、矢量化评价方法。本文件适用于对采用二维图像格式的文化资源数据进行矢量化加工，保持图像形状缩放一致性，降低图像数据量，提升数字文化资源生产效率。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1.1标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则T/CPRA1国家文化大数据标准体系3术语和定义3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1.1矢量图vectorgraphics是计算机图形学中用点、线、多边形等基于数学方程的几何图元表示图像的一种方法，具体指主流矢量图形编辑软件所支持的文件格式，例如.ai（AdobeIllustrator）、.dwg（AutoCAD）、.svg（W3CScalableVectorGraphics）等。3.1.2二维图像矢量化imagevectorization将文化资源数据中以二维图像呈现的具有一定内涵或特殊含义的文化元素转换为矢量格式的图形进行表达和存储，矢量化依赖不同的约束条件，不同约束条件下得到的矢量图质量不同。在国家文化大数据标准体系中，重点对中华文化素材库和中华民族文化基因库中的文化数据进行矢量化，并与采集、标注、关联、重构等关键技术共同服务于生产端。DB32/T4775—202443.1.3数字（化）文化资源digitalculturalresource数字（化）文化资源即以“文化资源”为核心，通过“数字化”技术进行转化、存储和传播的文化资源集合。广义上，指一切以数字化方式存在的文化资源；包括以数字化方式创造的原生的数字（化）文化资源和传统的非数字（化）文化资源经过数字化转化的文化资源。狭义上，指非原生的数字（化）文化资源，即通过数字化技术手段将原有的非数字化的文化资源数字化，以便在计算机和网络环境中存储、管理和传播的文化资源。注：数字化是指把一切信息都变成只用0和1这两个数字组成的，用不连续的数位表示的二进制代码。3.1.4文化资源数据culturalresourcesdata用于描述、记录、存储和传递文化资源信息的，经过收集、整理、分析和加工的原始或处理过的数据集合。这些数据是关于文化生产和文化生活的。它们以文字、图像、视频等形式存在，是文化资源信息的重要表现形式和载体，为文化研究、文化传承和文化创新提供了重要的支持。注：在计算机系统中，各种字母、数字符号的组合、语音、图形、图像等统称为数据，数据经过加工后就成为信息。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。ISLI：国际标准关联标识符(internationalstandardlinkidentifier）。4二维图像矢量化流程如图1所示，二维图像矢量化流程包括预处理、矢量化处理、矢量化标注、矢量化评价四个环节。各个环节具体内容及相互关系如下：DB32/T4775—20245图1二维图像矢量化流程a)预处理：预处理环节对用户上传的图像做质量优化，为矢量化处理环节提供输入数据，并将优化后图像保存到数据库；b)矢量化处理：矢量化处理环节根据上传图像所属类型选择不同算法做矢量化处理，并生成矢量图，为矢量化标注环节提供入库数据；c)矢量化标注：矢量化标注环节对矢量图进行标注处理，打上标签标出类别；d)矢量化评价：矢量化评价环节对矢量图质量进行评价，得到评价信息和排名情况，方便向用户展示。5二维图像矢量化预处理5.1二维图像矢量化输入数据要求二维图像数据应满足以下要求：a)宜采用无损的图像格式，如TIF、PNG等；b)分辨率应≧72dpi；c)宜采用24位深度真彩色存储；d)尺寸≧256*256；e)宜提供基本的元数据内容；f)宜标识图像类别、彩色、灰度和二值信息；g)二维图像应能全面、准确、清晰反映文化元素的原貌，突出主体图案，保证载体结构、造型、线条完整，背景干净，色调准确，画面无畸变，保留提名、款识、印鉴等有意义的内容。5.2二维图像矢量化预处理方法DB32/T4775—202465.2.1二维图像噪声去除二维图像噪声去除的技术要求：a)应根据二维图像噪声源选择不同算法进行噪声去除；b)经过噪声去除后宜保留原始图像细节和边缘。5.2.2二维图像尺度缩放二维图像尺度缩放的技术要求：a)应根据矢量化要求对二维图像进行尺度缩放；b)缩放后的图像应尽可能保留原始图像细节。5.2.3二维图像超分辨率二维图像超分辨率的主要功能包括：a)应对低分辨率二维图像输入数据做超分处理；b)应支持各种类型的图像超分，并且尽可能不对原始图像细节做任何改变。5.3二维图像矢量化预处理后图像预处理应符合以下技术要求：a)应突出主体，宜采用计算机图片处理软件对既有的二维图像进行裁剪，去掉多余空白部分或者干扰性内容；b)应保持图像干净，宜采用能保留边缘信息的降噪方法进行预处理，例如基于双边滤波器的降噪算法；c)当二维图像是线稿时，宜采用细化方法进行预处理，处理后线条宽度不超过1像素，例如基于图像形态学的细化算法；d)当二维图像是彩色图像时，宜采用图像增强方法进行预处理，例如图像超分算法；e)信噪比SNR>20；f)峰值信噪比PSNR>30；g)均方误差MSE<400。6矢量化处理二维图像的二值矢量化、线稿矢量化、彩色矢量化宜符合以下技术要求。a)二值图像矢量化处理：1)应支持贝塞尔曲线；2)应支持在路径中创建、切换、编辑、添加和删除平滑点及角点；3)曲线与输入图像区域边缘的像素误差不宜超过1像素；DB32/T4775—202474)应准确提取边缘信息且能对拟合误差进行控制，宜采用基于轮廓追踪的矢量化方法；5)交互响应时间≤100ms；6)应支持交互。对输入位图和矢量化对象的矢量路径，应显示交互结果，包含轮廓的交互结b)线稿矢量化处理：1)应避免歧义，使曲线拼接处自然流畅，宜采用保留拓扑结构的矢量化方法；2)应支持在路径曲线中创建填色区域，填色模型为纯色、线性和径向；3)曲线宜置于图案线条的中心位置；4)可以描述重要边缘的流向，重要的边缘必须要维持它原本的方向；5)邻近的向量必须要平滑(避免邻近的向量方向相差太多)，除非是角落；6)f交互响应时间≤100ms。c)彩色图像矢量化：1)矢量图要精确还原位图中的信息，准确地在正确的点将每一个边缘像素切片，构建原件的意图；2)矢量图结构要简单，路径节点放置在合理的位置且无冗余；3)对矢量化细节程度进行控制，宜采用基于层次聚类的矢量化方法；4)重绘渲染时间≤40ms；5)交互响应时间≤100ms；6)应支持交互。对输入位图和矢量化对象的矢量路径，应显示交互结果，包含轮廓的交互结7矢量化标注对于矢量化处理后的文化元素，应按照如下要求进行标注：a)应明确标注矢量化处理后的图像内容；b)标注词应不少于5个；c)标注类别应不少于3类。具体标注技术要求请参见《文化资源数据与数字内容标注技术要求》。8矢量化评价8.1矢量化评价流程矢量化评价主要针对素材库中海量矢量图数据，因此素材的上传需要一定的用户权限，不能随意上传，经过审核后的素材上传到系统后，会调用评价指标计算组件对上传的素材进行矢量路径解析并计算精确性、连续性和简单性的度量值，随后入库保存。最后将最新的评价信息和排名情况同步更新到系统前端。8图2二维图像矢量化评价流程如图2所示，矢量化评价分为以下步骤：a)评价控制组件负责控制整个流程；b)评价指标计算组件是真正实现评价算法的部件；c)数据库是用于保存计算好的度量值，避免重复计算。8.2矢量化数据模型矢量化数据模型，描述二维图像的基础相关信息和属性，如表1所示：表1二维图像矢量化信息表12314567484948DB32/T4775—202498.3矢量化数据质量要求矢量图应符合以下技术要求：a)手工描摹得到的矢量图宜采用.ai格式存储；b)算法自动生成的矢量图宜采用.svg格式存储；c)为满足不同用户需求，矢量图导出时应支持.dwg、.dxc和.cdr等格式；d)对矢量图元宜进行编组管理，编组命名应具有语义信息；e)当图像为彩色图像或者二值图像时，宜满足子像素精度要求，线条应紧密贴合像素边缘；f)当二维图像是线稿图像时，线条应还原原图在线条交叉处的拓扑结构，不产生无意义的连接，其中长线条应连续不分离；g)矢量图颜色与原图主体颜色应相近，一般情况下颜色数量远小于原图，矢量化后图像更整洁，无多余颜色。8.4矢量化评价指标矢量化评价指标应符合以下技术要求：a）精准性精确性，反映矢量化过程中保留原图信息的能力，用矢量图经过光栅化方程得到的位图与同样分辨率的原图之间的误差进行度量。由下式给出：在RGB空间逐个像素点计算重建图与原图的误差，对于符合预期的点标记为1，否则标记为0，最后统计满足精确性的的像素点。视觉容忍度tolerance是必须给出的，原因是在矢量化的过程中使用了一个闭合的颜色一致的区域去表示了原图的离散像素点，而原图的同一区域上的颜色可能是多种，视觉容忍度可以很好的平衡这一关系。实践中，彩色图像的tolerance取值范围在[10,30]，二值图像取值在[50,100效果较好。b）连续性连续性，反映矢量化过程中对区域边界的拟合情况。cx,cy是路径中首尾连接的曲线，连续性通过统计矢量图中所有曲线交点处的角度来计算，llang=135o，公式说明若矢量路径中出现了大量小于45o的角度则矢量化形成的拐点数量较多。然后将上式得到的值映射到[0,1]，说明连续性度量值越趋向于1，曲线直接形成的拐点越多，视觉效果越不好。DB32/T4775—2024c）简单性简单性，反映的是矢量图组成元素的情况，通过遍历整个矢量图的DOM树统计不同节点的数量进行计算，为方便比较值也映射到[0,1]。曲线的复杂性通过曲线的次数体现，直线的权重是1，二次贝塞尔