ICS35.240.01CCSL70T/CPRA200.2—2024文化資源數(shù)據(jù)與數(shù)字內(nèi)容標注技術(shù)要求第2部分：紋樣標注TechnicalrequirementsforculturalresourcesdataanddigitalcontentannotationPart2:Patternannotation中國公共關(guān)系協(xié)會文化大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)委員會發(fā)布I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 3.1文化元素 3.2文化數(shù)字內(nèi)容 3.3文化資源數(shù)據(jù) 3.4紋樣 3.5標注 3.6紋樣標注 4紋樣分類 5紋樣標注流程 6標注預(yù)處理 46.1預(yù)處理輸入數(shù)據(jù)要求 46.2預(yù)處理方法 47紋樣數(shù)據(jù)標注 47.1紋樣數(shù)據(jù)標注算法要求 7.2紋樣數(shù)據(jù)標注功能要求 8標注結(jié)果評價 8.1紋樣標注結(jié)果質(zhì)量要求 8.2主觀評價方法 8.3客觀評價方法 本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國公共關(guān)系協(xié)會文化大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)委員會提出并歸口。本文件起草單位：北京郵電大學、北京玖揚科技有限公司、伏羲云（北京）文化科技有限公本文件主要起草人：徐坤、高凱、趙海英、薛曉鵬、侯小剛、尹暉、周月、徐鵬舉、王梓舟、于振明、崔義娜、陳磊、劉志軍、李媛媛。1文化資源數(shù)據(jù)與數(shù)字內(nèi)容標注技術(shù)要求第2部分：紋樣標注本文件規(guī)定了國家文化大數(shù)據(jù)體系中文化資源數(shù)據(jù)與數(shù)字內(nèi)容紋樣標注的技術(shù)要求，包括紋樣分類、紋樣標注流程、標注預(yù)處理、紋樣數(shù)據(jù)標注和標注結(jié)果評價等技術(shù)要求。本文件適用于國家文化大數(shù)據(jù)體系中文化資源數(shù)據(jù)與數(shù)字內(nèi)容紋樣標注工具的設(shè)計和研發(fā)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T1.1—2020標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則T/CPRA1—2021國家文化大數(shù)據(jù)標準體系T/CPRA300—2023文化數(shù)字內(nèi)容分類與代碼T/CPRA301—2023文化資源數(shù)據(jù)分類與代碼3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1文化元素culturalelement是組成文化的最小功能單元，具有獨特的文化內(nèi)涵，例如，一只茶杯、一張弓、一個動作和一個符號等都是文化元素。由于最小功能單元的確定是相對的，故文化元素亦有可組合性、多樣性、不確定性等特征。在國家文化大數(shù)據(jù)體系下，文化元素特指文化資源數(shù)據(jù)和文化數(shù)字內(nèi)容等的最小數(shù)字化功能單元，體現(xiàn)了數(shù)字文化作品中組成內(nèi)容的獨特性，一般采用技法將文字、線稿、色彩、形態(tài)、聲音等文化要素進行組合的方式存在，且意蘊深遠，具有極強的符號性特征，它們不僅是傳統(tǒng)文化的象征，也是文化精神的凝聚。文化元素不僅能體現(xiàn)文化本體價值，更能展現(xiàn)文化元素發(fā)展演化規(guī)律。通過對文化數(shù)據(jù)重構(gòu)，可提取這些凝結(jié)在文化中共性的、具有很強識別性的、能引起目標群體感知和想象的視覺符號。各種文化元素之間經(jīng)過關(guān)聯(lián)、標注、重構(gòu)等加工，可進一步提升文化元素價值。[來源：T/CPRA3100.1—2022定義3.1.1]3.2文化數(shù)字內(nèi)容culturaldigitalcontent以數(shù)字形式存在的文化產(chǎn)品，一般以文字、圖片、音頻、視頻、多媒體和其他形式表現(xiàn)。通常包括傳統(tǒng)文化產(chǎn)品的數(shù)字化以及以數(shù)字形式存在的文化產(chǎn)品。國家文化大數(shù)據(jù)體系下文化數(shù)字2內(nèi)容主要涵蓋中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、革命文化和社會主義先進文化等。文化數(shù)字內(nèi)容作為數(shù)字化文化生產(chǎn)線的產(chǎn)出，由文化大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺管理與分發(fā)，并通過文化體驗設(shè)施和設(shè)備消費。通常情況下，文化數(shù)字內(nèi)容又稱為文化數(shù)字產(chǎn)品、文化數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)品等。[來源：T/CPRA300—2023定義3.1.1]3.3文化資源數(shù)據(jù)culturalresourcesdata對人類文化中傳承下來并可以傳播利用的文化（包括物質(zhì)的和非物質(zhì)的）進行數(shù)字化采集后，所得到的用于識別和展現(xiàn)文化的圖像、文字、聲音、動畫、影片、三維全景、三維模型等數(shù)據(jù)。國家文化大數(shù)據(jù)體系下文化資源數(shù)據(jù)主要包括中國文化遺產(chǎn)標本庫、中華民族文化基因庫、中華文化素材庫中的數(shù)據(jù)。[來源：T/CPRA301—2023定義3.1.1]3.4紋樣pattern紋樣是文化元素的子類，指主要被用作服飾、建筑、器皿等物體的裝飾，并具有語義、寓意、歷史發(fā)展軌跡、地域特點、民族特色的花紋、形狀等。[來源：T/CPRA3101.1—2022定義3.1.4]3.5標注annotation對不同文化元素、文化要素標示注記，不僅僅包括紋樣、色彩、構(gòu)型、風格的標注，還包括深層次的語義信息的打標。在國家文化大數(shù)據(jù)標準體系中，標注將實現(xiàn)數(shù)據(jù)底層的工作，并與采集、關(guān)聯(lián)、解構(gòu)、重構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)共同服務(wù)于上層應(yīng)用。3.6紋樣標注patternannotation是對文化元素中的紋樣元素、紋樣要素或紋樣基因進行標注的過程。結(jié)合現(xiàn)代科技，克服手動標注的弊端，實現(xiàn)紋樣標簽的自動標注，不僅僅實現(xiàn)對紋樣本身的標注，也要對其語義等信息進行打標。4紋樣分類紋樣分類如下表所示：表1紋樣分類表序號類名描述1動物紋是一種以各種動物形象為基礎(chǔ)，經(jīng)過藝術(shù)加工和變形而形成的裝飾性紋樣，常被運用在陶瓷、織物、雕刻等傳統(tǒng)藝術(shù)形式中，反映了人們對動物的觀察與想象，以及對美好生活的向往和寄托。2人物紋以人物的形象和活動為主題，運用細膩且傳神的線條刻畫人物的姿態(tài)、神情與動作。33幾何紋幾何紋樣是一種以點、線、面等幾何元素為基本構(gòu)成單位，通過有規(guī)律或富有創(chuàng)意的組合、排列、變化而形成的裝飾性圖案。4植物紋是一種以各類植物的形態(tài)、花朵、枝葉等為創(chuàng)作素材，經(jīng)過藝術(shù)提煉和設(shè)計，展現(xiàn)出植物的自然美與象征意義，廣泛用于傳統(tǒng)裝飾藝術(shù)彰顯生機與美好的紋樣。5敘事紋是一種以敘述故事、情節(jié)或事件為主要內(nèi)容，通過生動的圖案和形象組合展現(xiàn)完整敘事過程，常傳遞特定文化內(nèi)涵和價值觀念，常見于傳統(tǒng)裝飾藝術(shù)承載歷史與文化記憶的紋樣。6是一種取材于自然界中的各種元素，如山石、水流、日月星辰、風云雷電等，經(jīng)過藝術(shù)加工和構(gòu)思，展現(xiàn)大自然的神奇與魅力，常出現(xiàn)在傳統(tǒng)裝飾藝術(shù)中體現(xiàn)對自然敬畏與熱愛的紋樣。7器物紋是一種以各類傳統(tǒng)器物的形態(tài)和特征為靈感來源，經(jīng)過藝術(shù)加工和變形，展現(xiàn)獨特美感和文化內(nèi)涵，廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)裝飾藝術(shù)領(lǐng)域的紋樣。5紋樣標注流程如圖1所示，紋樣標注流程包括標注預(yù)處理、紋樣數(shù)據(jù)標注、標注結(jié)果評價3個環(huán)節(jié)。各環(huán)節(jié)具體要求及相互關(guān)系如下：圖1紋樣標注流程a）標注預(yù)處理：該環(huán)節(jié)針對輸入圖像使用數(shù)字化、幾何變換、歸一化、平滑、復原、增強等方法，消除圖像中無關(guān)的信息，恢復有用的真實信息，增強有關(guān)信息的可檢測性，最大限度地簡化數(shù)據(jù)，增強標注的可靠性。b）數(shù)據(jù)標注：對處理后的數(shù)據(jù)，選擇適當?shù)臉俗⒎椒ㄟM行標注，輸出帶有標注信息的紋樣c）紋樣標注結(jié)果評價：對已標注的紋樣圖像結(jié)果，采用主觀評價、客觀評價方法對其質(zhì)量4進行定性、定量分析，根據(jù)評價結(jié)果優(yōu)化標注方法。6標注預(yù)處理6.1預(yù)處理輸入數(shù)據(jù)要求輸入紋樣圖像數(shù)據(jù)應(yīng)滿足以下要求：a)宜使用TIF、JPG或PNG格式圖片；b)圖像分辨率應(yīng)大于256*256；c)應(yīng)使用RGB色彩模式存儲的數(shù)據(jù)；d)應(yīng)大于8位或16位色彩存儲；e)圖像應(yīng)完整記錄紋樣完整面貌、造型、結(jié)構(gòu)；f)圖像清晰，色彩均衡，文化元素透視無畸變；g)應(yīng)具備基本的元數(shù)據(jù)；h)應(yīng)保持原紋樣的完整性。6.2預(yù)處理方法6.2.1二維圖像噪聲去除二維圖像噪聲去除的主要功能包括：a）分析二維圖像噪聲源并進行噪聲去除；b）支持各種類型圖像的噪聲去除，并且盡可能不對原始圖像內(nèi)容做改變；c）去除噪聲后二維圖像可以還原成原圖像。6.2.2二維圖像光照平衡二維圖像光照平衡應(yīng)符合以下技術(shù)要求：a)支持各種類型圖像的縮放，并且盡可能不對原始圖像內(nèi)容做改變；b)盡可能從原圖中消除光照不均勻的影響；c)光照均衡后的圖像能夠滿足各類測評指標。6.2.3預(yù)處理結(jié)果數(shù)據(jù)要求預(yù)處理結(jié)果應(yīng)符合以下技術(shù)要求：a)光照平衡，宜采用能自適應(yīng)多種類別圖像的算法進行處理；b)圖像清晰，宜采用圖像自適應(yīng)超分算法進行預(yù)處理；c)信噪比SNR>20；d)峰值信噪比PSNR>30；e)均方誤差MSE<400。7紋樣數(shù)據(jù)標注57.1紋樣數(shù)據(jù)標注算法要求紋樣數(shù)據(jù)標注算法具體應(yīng)符合以下技術(shù)要求：a)宜準確地對每一個圖像紋樣元素名稱進行標注；b)宜進一步對紋樣的文本特征（如紋樣周圍文本內(nèi)容）以及深層次的語義信息（如寓意）等進行標注；c)對于需要定位區(qū)域的標注方法，定位區(qū)域應(yīng)在合理的位置，標注內(nèi)容無冗余、無重疊；d)對于手工標注數(shù)據(jù)，專業(yè)人士標注每張圖像所需時間應(yīng)≤5min；e)對于自動標注數(shù)據(jù)，每張圖像所需時間應(yīng)≤100ms；f)對于不屬于原始數(shù)據(jù)集類別的紋樣種類或者非紋樣數(shù)據(jù)，宜給出相應(yīng)的提示信息；g)標注詞應(yīng)不少于5個；h)標注類別應(yīng)不少于3類；i)對于訓練數(shù)據(jù)集不足的情況，宜采用數(shù)據(jù)增強的方法。7.2紋樣數(shù)據(jù)標注功能要求紋樣數(shù)據(jù)標注工具應(yīng)符合以下功能要求：a)標注應(yīng)具有可視化界面；b)應(yīng)支持自動標注、半自動標注，宜對標注結(jié)果進行人工評判，并且能對自動標注結(jié)果與人工參與部分進行區(qū)分；c)宜具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，支持對未標注和已標注數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果進行圖表顯示，包括柱狀圖顯示、餅圖顯示等；d)標注工具宜具有日志記錄功能；e)應(yīng)具備安全功能，譬如加密存儲數(shù)據(jù)、對用戶標識并進行相應(yīng)的訪問控制。8標注結(jié)果評價8.1紋樣標注結(jié)果質(zhì)量要求紋樣標注后的結(jié)果應(yīng)滿足以下要求：a)紋樣標注的內(nèi)容應(yīng)與實際內(nèi)容相一致；b)同一個算法對同一張紋樣圖像執(zhí)行相同操作之后得到的結(jié)果應(yīng)一致；c)圖像若發(fā)生變化，輸出的結(jié)果應(yīng)與未變化時保持一致。圖像內(nèi)容發(fā)生實質(zhì)變化的情況除d)對于單標簽圖像的紋樣標注，準確率（Accuracy）應(yīng)>=90%；e)對于多標簽圖像的紋樣標注，平均準確率（AveragePrecision）應(yīng)>=75%。8.2主觀評價方法以人的主觀感知來評價二維圖像標注結(jié)果，宜采用以下指標：a）內(nèi)容準確性：以人的主觀判斷來感知紋樣標注內(nèi)容正確與否，為簡單起見，僅關(guān)注所標注紋樣的名稱是否正確；6b）方法穩(wěn)定性：同一張紋樣圖像經(jīng)過同一種標注方法前后兩次所得到的結(jié)果應(yīng)一致，不能出現(xiàn)兩次標注結(jié)果不同的情況。譬如文件名稱發(fā)生變化等，輸出的結(jié)果不應(yīng)發(fā)生變化。紋樣圖像發(fā)生實質(zhì)性變化（如某個紋樣被剔除、增加了某種紋樣等）的情況除外；c）交互體驗性：用戶的體驗對于系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)至關(guān)重要，一個紋樣標注系統(tǒng)除了依托標注算法實現(xiàn)最基本的功能以外，必須考慮用戶在使用過程中的體驗感受。以紋樣數(shù)據(jù)標注算法和標注功能要求為主，考察系統(tǒng)的交互體驗性，進行分級量化打分；d）系統(tǒng)持久性：經(jīng)過標注算法標注的紋樣數(shù)據(jù)應(yīng)持久化的保存，標注之后的結(jié)果應(yīng)契合持久化的需求。持久化模塊可作為標注系統(tǒng)的重要組成部分，在主觀評價中可作為加分項。主觀評價方法采用人工打分表的方式，對一幅圖像標注的結(jié)果進行打分，打分后，首先依據(jù)表2計算加權(quán)值，去掉最低分和最高分，最后按照平均值排序（權(quán)重根據(jù)標注需求取值0-1之間）。表2紋樣標注效果指標表描述詞內(nèi)容準確性30方法穩(wěn)定性30交互體驗性20系統(tǒng)持久性208.3客觀評價方法客觀評估使用數(shù)學模型給出紋樣標注質(zhì)量的量化值。客觀評價作為評判標注模型性能的主要工具，其中很多指標并非人眼能夠直接的觀察得到，在這里通過量化指標來計算出算法的優(yōu)劣，并作為反饋，用于進一步優(yōu)化算法模型。對于單標簽的紋樣標注，宜采用準確率（Accuracy）、精確率（Precision）、召回率（Recall）、F1分數(shù)（F1score）等作為評價方法；對于多標簽的紋樣標注，采用基于樣本的排序指標：平均精度（AveragePrecision）、1-錯誤率（One-Error）、覆蓋率（Coverage）、排序損失（Ranki等作為評價方法。具體指標計算要求如下：a）準確率（Accuracy）：正確分類的樣本個數(shù)占總樣本個數(shù)，值越大越好。TP+TNTP+FN+FP+TNAccuracyTP+FN+FP+TN其中，TP