計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片圖像問題的研討

張 展,楊玉起

(1.安陽師范學(xué)院 甲骨文信息處理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 安陽 455000;2.中國科學(xué)院自動化研究所 模式識別國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100190)

一、引言

甲骨學(xué)專家根據(jù)甲骨學(xué)知識提出的人工綴合甲骨方式有多種,如鄭慧生提出綴合八法:1.裂紋的吻合;2.文字;3.文辭內(nèi)容;4.兆序;5.對貞二辭,即同文卜辭;6.部位,即甲骨所處的生理位置是否正確;7.字體;8.背面,甲骨的背面灼燒痕跡是否吻合一致。八種方法不能孤立看待,以一方為連,對勘其他方法,全無抵牾,才能拼接(1)林雅婷:《甲骨綴合研究》,(臺北)國立政治大學(xué),2004年。。而黃天樹提出了四法:1.據(jù)字體判斷;2.據(jù)殘字判斷;3.據(jù)碴口判斷;4.據(jù)同文判斷(2)黃天樹:《殷墟王卜辭的分類與斷代》,科學(xué)出版社,2007年。。人工綴合的方式需要記憶大量的甲骨文信息,存在專業(yè)要求高、工作量大的問題。于是,甲骨學(xué)專家提出使用計(jì)算機(jī)綴合甲骨碎片的設(shè)想。

前人研究的計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片技術(shù),可總結(jié)為數(shù)字編碼法(3)Hung-hsiang Chou, Opstad Dg. Computer Matching of Oracle Bone Fragments:A Preliminary Report on a New Research Method. Archaeology, 1973, 26(3): 176-181。童恩正、張陞楷、陳景春:《關(guān)于使用電子計(jì)算機(jī)綴合商代卜甲碎片的初步報(bào)告》,《四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》 1975年第2期,第57-65頁。、邊角匹配法(4)林圭偵:《資訊科學(xué)在安陽出土甲骨拼合上的應(yīng)用》,(臺北)清華大學(xué)人類學(xué)研究所碩士論文,2006年。Liu Yong-ge, Wang Tian-lin, Wang Ji-ping. The Application of the Technique of 2D Fragments Stitching Based on Outline Feature in Rejoining Oracle Bones, 2010, MCAA2010, p964-968.和角序列特征匹配法等(5)王愛民、劉國英、葛文英等:《 甲骨文計(jì)算機(jī)輔助綴合系統(tǒng)設(shè)計(jì)》,《計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用》2010年第21期,第59-62頁。張長青、王愛民:《一種計(jì)算機(jī)輔助甲骨文拓片綴合方法》,《電子設(shè)計(jì)工程》2012年第17期,第1-3頁。。但并沒有形成有效的甲骨碎片圖像拼接軟件和系統(tǒng),實(shí)際的甲骨碎片拼接成果,也沒有應(yīng)用于甲骨碎片圖像拼接中。在2019年甲骨文發(fā)現(xiàn)120周年紀(jì)念大會上,安陽師范學(xué)院甲骨文信息處理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì),綜述了歷年來計(jì)算機(jī)綴合甲骨碎片圖像技術(shù)(6)張展、劉永革、郭安、劉成林:《計(jì)算機(jī)拼接甲骨圖像技術(shù)綜述》,《紀(jì)念甲骨文發(fā)現(xiàn)120周年國際學(xué)術(shù)研討會論文集》,中國安陽,2019年,第692-697頁。張展、高峰、 劉成林: 《計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片圖像技術(shù)簡論》,《殷都學(xué)刊》2020年第3期,第72-75頁。,并講述了該實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片圖像技術(shù),且在同年12月(如圖1),使用計(jì)算機(jī)輔助綴合了第1組甲骨碎片并得到實(shí)物驗(yàn)證。并由林宏明老師協(xié)助發(fā)表在先秦史研究室網(wǎng)站(7)張展:《計(jì)算機(jī)輔助綴合甲骨第1則》,http://www. xianqin.org/blog/a -rchives/12626.html,2020年6月16日。,標(biāo)志著計(jì)算機(jī)綴合甲骨碎片圖像技術(shù)有所突破。隨著人工智能技術(shù)的高度發(fā)展和甲骨學(xué)的需求,計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片圖像技術(shù)將會更加成熟,并應(yīng)用于陶瓷、竹簡、碑刻、紙幣、發(fā)票等物體碎片的圖像拼接。本文主要探討計(jì)算機(jī)輔助拼接甲骨碎片圖像技術(shù)的問題、技巧、特點(diǎn)和重要性。

二、計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片的問題

針對計(jì)算機(jī)綴合甲骨技術(shù)給計(jì)算機(jī)視覺和甲骨學(xué)領(lǐng)域帶來的爭論,本節(jié)將討論計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片圖像技術(shù)所帶來的問題,總結(jié)為以下幾個(gè)方面:

1.如何對待計(jì)算機(jī)拼接甲骨的技術(shù)

計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片圖像的技術(shù)是輔助甲骨綴合的工具,目前還不能完全地替代甲骨學(xué)專家某些特定的工作。比如,計(jì)算機(jī)綴合甲骨碎片后還需要專家驗(yàn)證或者實(shí)物驗(yàn)證綴合成果的正確性,所以甲骨學(xué)專家的驗(yàn)證工作仍舊不可替代。然而“先進(jìn)的生產(chǎn)工具代表先進(jìn)的生產(chǎn)力”,計(jì)算機(jī)輔助拼接甲骨碎片的軟件無疑是先進(jìn)的拼接工具,建議有辯證地接納并學(xué)會應(yīng)用工具。

2.如何看待計(jì)算機(jī)錯(cuò)誤拼接甲骨問題

計(jì)算機(jī)輔助拼接甲骨碎片軟件是先進(jìn)的工具,但是拼接結(jié)果也會出現(xiàn)錯(cuò)誤組合。計(jì)算機(jī)拼接甲骨程序是預(yù)先設(shè)定的、機(jī)械程序的和局限敏感的,對計(jì)算機(jī)輔助拼接甲骨碎片出錯(cuò)的問題需要甲骨專家的理解包容。如何結(jié)合甲骨學(xué)專家拼接甲骨的經(jīng)驗(yàn),綜合甲骨文文例、甲骨碎片邊緣等各種信息綜合判斷、驗(yàn)證拼接組合是否正確,是避免拼接結(jié)果出錯(cuò)的關(guān)鍵。另外,計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片成果發(fā)表前需要驗(yàn)證拼接正確性,可采用專家驗(yàn)證和實(shí)物驗(yàn)證的機(jī)制防止出錯(cuò),驗(yàn)證結(jié)果正確后決定是否發(fā)表。對于出書刊印計(jì)算機(jī)拼接甲骨,需要做詳細(xì)說明。

3.計(jì)算機(jī)智能拼接甲骨碎片技術(shù)問題

當(dāng)前的計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片方法,采用了先進(jìn)的人工智能技術(shù),實(shí)現(xiàn)了甲骨學(xué)專家使用計(jì)算機(jī)輔助拼接甲骨碎片的設(shè)想。但如圖1計(jì)算機(jī)首次拼接的甲骨碎片圖像當(dāng)前的計(jì)算機(jī)輔助拼接甲骨綴合技術(shù)并不能達(dá)到專家設(shè)想的“百分之百的計(jì)算機(jī)工作”“綴合百分之百的正確”和“獲得大批量的綴合成果”等要求。只能采用或研發(fā)更先進(jìn)的方法或技術(shù),提高計(jì)算機(jī)拼接甲骨的正確率和效率,所以目前該項(xiàng)技術(shù)只能稱之為計(jì)算機(jī)輔助拼接甲骨碎片技術(shù)或者人工智能驅(qū)動的甲骨碎片綴合技術(shù)(8)張展:《計(jì)算機(jī)輔助綴合甲骨第1則》,http://www. xianqin.org/blog/a -rchives/12626.html,2020年6月16日。Zhang Chongsheng, Zong Ruixing, Cao Shuang, Men Yi, Mo bofeng. AI-Powered Oracle Bone Inscriptions Recognition and Fragments Rejoining, Proceedings of 29th International Joint Conference on Artificial Intelligence, Yokohama, Japan, 2020, 5309-5311。莫伯峰、張展:《計(jì)算機(jī)輔助綴合研討一則——談“日有即”》,https://mp. weixin.qq.com/s/V6xTu0tbUS77cSVQXq1CWA,2021年4月30日。張展:《計(jì)算機(jī)輔助綴合甲骨第31-32則》,http: //www. xianqin.org/blog/a -rchives/12626.html,2020年6月16日。。

三、計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片的技巧與特點(diǎn)

1.甲骨碎片拼接的技巧

(1)采納專家拼接甲骨的經(jīng)驗(yàn)

專家的經(jīng)驗(yàn)一般是根據(jù)斷口、文例等,比如鄭慧生先生提出8法,白玉崢先生提出5法,黃天樹先生提出的4法等,在計(jì)算機(jī)輔助拼接甲骨碎片方面仍然適用,可以根據(jù)這些方法編寫程序,使計(jì)算機(jī)采集甲骨碎片圖像邊緣等信息,并搜索匹配的甲骨信息,然后保存結(jié)果。另外,盡量選擇出土于同一個(gè)坑、拼接可能性大的甲骨碎片數(shù)據(jù)集運(yùn)行程序,這樣可以增加正確拼接的概率。

(2)自身學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)積累

以旅順博物館所藏甲骨為例說明:建立已拼接甲骨數(shù)據(jù)或者圖像集,即可避免拼接了已拼接的甲骨,又可在建立拼接數(shù)據(jù)集的同時(shí)積累甲骨拼接的經(jīng)驗(yàn),還可以用已拼接數(shù)據(jù)集檢驗(yàn)程序的有效性穩(wěn)定性;將甲骨著錄的圖像以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)剪切成單個(gè)甲骨碎片圖像,以統(tǒng)一甲骨碎片圖像的比例空間,使獲取甲骨邊緣信息更加準(zhǔn)確有效;出土后斷裂甲骨碎片的斷口是新的、無泥土的,往往可以找到匹配的甲骨碎片;如果甲骨碎片中有殘字可以拼接,一般都能拼接正確。

(3)驗(yàn)證方法的多樣化

一般可以采用多種方法相互驗(yàn)證拼接組合的正確性。如甲骨碎片正反面圖像拼接驗(yàn)證,甲骨碎片拓片圖像拼接驗(yàn)證和摹本圖像拼接驗(yàn)證,結(jié)合甲骨學(xué)的殘字、文例、兆序、鉆鑿、紋理等信息進(jìn)行拼接正確性驗(yàn)證,多種方法“全無抵牾,方可以綴合,孤立應(yīng)用,難免不出錯(cuò)誤”;也可參考甲骨學(xué)專家的意見,判斷拼接組合是否正確;最后,若是無法根據(jù)信息判斷,則進(jìn)行甲骨碎片實(shí)物拼接驗(yàn)證,這是最直接有效的方法。

2.計(jì)算機(jī)拼接甲骨的特點(diǎn)

(1)計(jì)算機(jī)拼接甲骨碎片圖像邊緣沒有規(guī)律可循。甲骨一般在鉆鑿、卜兆、齒紋處容易斷裂,但是斷痕的邊緣并無規(guī)律,計(jì)算機(jī)可以找到這種沒有規(guī)律的邊緣信息進(jìn)行匹配。

(2)拼接甲骨文語句則有規(guī)律。甲骨文語句拼接,可根據(jù)殘字、上下文銜接、同文卜辭和正反對貞等方法進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),這種方法是根據(jù)已有甲骨文語句尋找可拼接語句,是有規(guī)律的?？梢愿鶕?jù)這種規(guī)律讓計(jì)算機(jī)尋找甲骨碎片圖像邊緣。

(3)綜合各種信息拼接甲骨?？梢詫⒓坠撬槠疵娴牟噬珗D像、拓片圖像和摹本圖像,以及甲骨文語句字體和分類分期等信息進(jìn)行特征融合,開發(fā)計(jì)算機(jī)程序,使其綜合各種信息自動地搜索甲骨融合數(shù)據(jù)庫,找到可拼接的甲骨碎片。

4. 計(jì)算機(jī)拼接甲骨對細(xì)微信息敏感。對于人工拼接甲骨,可能忽略甲骨碎片上的某些細(xì)微信息。而利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以將甲骨碎片圖像進(jìn)行放大、旋轉(zhuǎn)、平移等處理,自然語言處理技術(shù)也可以對甲骨文語法字詞進(jìn)行建模,用于搜索人工容易忽略的甲骨信息,對甲骨碎片綴合有重要的參考意義。

四、計(jì)算機(jī)拼接甲骨的重要性與成果

1.計(jì)算機(jī)拼接甲骨的重要性

(1)發(fā)現(xiàn)新的文例或文例組合

由于甲骨脆弱易碎,加以鉆鑿燋灼,又經(jīng)歷三千多年的歲月,所以在出土?xí)r多已裂成碎片,只有盡可能地將這些碎片拼接在一起,才能更好的了解其文例,更全面的研究新的文例或文例組合。專家依靠固有的甲骨文文例和甲骨碎片紋理的拼接經(jīng)驗(yàn),往往不容易發(fā)現(xiàn)可拼接信息和新文例。

(2)拼接無字的甲骨碎片

在甲骨拼接過程中,會存在很多無字甲骨的碎片,人工拼接要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力,而通過計(jì)算機(jī),依據(jù)甲骨碎片的圖像紋理特征,可以有效的輔助甲骨專家對其進(jìn)行拼接與研究,提高拼接正確率。

(3)拼接甲骨專家所忽略的細(xì)微信息

有些細(xì)微之處是甲骨專家注意不到的,容易被忽略,計(jì)算機(jī)拼接過程可以很好地改善這方面的不足,加快修復(fù)甲骨碎片文物,加大綴合力度。

2.重要拼接成果

本文作者使用計(jì)算機(jī)輔助拼接技術(shù),已經(jīng)成功綴合了屬于新發(fā)現(xiàn)、可綴合、被專家認(rèn)可的甲骨碎片30余組,現(xiàn)給出4組具有重要內(nèi)容和研究價(jià)值的綴合成果。

第1組 北珍435+北珍438

如圖2,原文:

釋文:

圖2 有關(guān)日食信息的綴合

第2 組 旅藏1316+旅藏443

如圖3,原文:

釋文:

圖3 罕見辭例的綴合

第3組 旅藏1457 +旅藏1577

如圖4王系卜辭與卜雨同時(shí)出現(xiàn),原文:

(4) 貞其雨?

(5) 貞不雨? 二

釋文:

(1)甲子日占卜,□貞問,王舉行賓祭,不會有災(zāi)咎吧?

(2)貞問,不會有災(zāi)咎吧?

(3)甲子日占卜,貞問,王向太陽舉行賓祭,不會有災(zāi)咎吧?

(4)貞問,下雨嗎?

(5)貞問,不下雨嗎?

第4組 俄藏99 +[俄藏15+俄藏16]

如圖5綴合出現(xiàn)王的命令卜辭,原文:

釋文:

五、小結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展日臻成熟,計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助甲骨碎片拼接也成為研究甲骨文不可避免的發(fā)展趨勢。計(jì)算機(jī)自動地拼接甲骨碎片圖像,將有效地推進(jìn)甲骨文研究的進(jìn)程,擴(kuò)大甲骨碎片圖像的整體視野,增加甲骨文語句的連續(xù)性、完整性以及可讀性,輔助專家修復(fù)甲骨碎片文物、考釋甲骨著錄的字詞含義和研究甲骨文記載的商朝歷史,同時(shí)增進(jìn)甲骨文優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的傳承發(fā)揚(yáng)和挖掘利用。

附圖：

第3組:

圖4 王系卜辭與卜雨同時(shí)出現(xiàn)

第4組:

圖5 王命卜辭