Deze studie gebruikte gedigitaliseerde archiefrecords en gesimuleerde opzoekopdrachten als analyse-eenheden. Archiefbewaarders kunnen de toegang tot gevoelige of cultureel beperkte documenten beperken. Volg de toegangsregels voor de repository, institutionele gegevensbeveiligingsprocedures en de-identificatievereisten voordat je documenten verwerkt of deelt. Er werd geen gevaarlijk chemisch, biologisch, scherp, radioactief of ander gereguleerd laboratoriumafval geproduceerd door deze digitale workflow.
Studieontwerp en corpusconstructie
Figuur 1 toont de volledige studieworkflow, inclusief corpusconstructie, referentielabeling, beeldvoorbewerking, OCR-generatie en postcorrectie, visuele classificatie, metadataverrijking, indexconstructie, opzoekevaluatie, statistische analyse en reproduceerbaarheidsverpakking.
De bouw van Corpus vond plaats van 15 januari tot 30 april 2025, gevolgd door systeemontwerp en debugging van 1 mei tot 31 oktober 2025. Het corpus bevatte 1.600 gedigitaliseerde archiefarchieven, geselecteerd uit acht depots die staats-, stads-, religieuze-, museum-, universiteits- en bibliotheeksystemen vertegenwoordigen. Het steekproefkader werd gestratificeerd op repository en documentklasse om archiefheerogeniteit te behouden over handgeschreven brieven, grootboeken, kaarten, kranten, foto's met bijschriften, posters, registerboeken en getypte correspondentie.
Voor elk kandidaatrecord registreerde het selectielog de repository- of collectie-identificatie, catalogusidentificatie, documentklasse, geschatte historische periode, dominante taalcontext, beschikbare afbeeldingsformaat, beeldresolutie, paginatelling en baseline beschrijvende velden. Opname vereiste het volgende: een stabiele catalogusidentificatie; minstens één TIFF-, JPEG- of PNG-paginaafbeelding; bronbeeldresolutie van minstens 150 DPI; leesbare tekstuele, tabel- of documentstructurele inhoud; en toewijzing aan een van de acht vooraf gedefinieerde documentklassen. Uitsluitingscriteria waren exacte duplicaten, blanco achterpagina's, afbeeldingen zo bijgesneden dat meer dan 30% van het tekstdragende gebied ontbrak, en dossiers die na handmatige inspectie onleesbaar werden beoordeeld.
De retrieval-benchmark bevatte 420 korte natuurlijke taalzoekopdrachten die tussen 5 augustus en 20 augustus 2025 werden gegenereerd. Querygeneratie volgde een reproduceerbaar sjabloon: de informatiebehoeften van kandidaten werden getest uit personen, instellingen, plaatsen, datums, beroepen, gebeurtenissen en thematische thema's; elke query werd genormaliseerd tot 2–9 woorden; en doelwitrelevante records werden geïdentificeerd vóór systeemvergelijking. Elke query werd geëvalueerd onder vijf opsporingsvoorwaarden, wat 2.100 gematchte zoekconditiewaarnemingen opleverde.
Referentielabeling en kwaliteitscontrole
Referentielabeling werd uitgevoerd van 1 mei tot 15 juli 2025 door drie annotatoren: twee archiefmedewerkers met ervaring in beschrijvende catalogisering en één onderzoeker in digitale geesteswetenschappen met ervaring in het beoordelen van historische documenten. De annotatiegids definieerde documentklassen, taalcontextcategorieën, historische periode-bins, metadata-volledigheidsvelden, naamgevende-entiteitscategorieën en regels voor het selecteren van OCR-evaluatieregio's.
Voor OCR-evaluatie selecteerden annotators representatieve tekstdragende regio's die kopjes, namen, data, institutionele termen, marginale notities, tabelvermeldingen en, indien aanwezig, ruisachtige indelingsgebieden bevatten. Wanneer een pagina meerdere tekstgebieden bevatte, moest het geselecteerde gebied relevant zijn voor het ophalen en voldoende tekens bevatten voor CER- en WER-berekeningen. Meningsverschillen werden eerst opgelost door overleg tussen de twee primaire annotators; Onopgeloste zaken werden beoordeeld door de Digital Humanities Researcher.
De kwaliteitscontrole gebruikte een willekeurige subset van 12% van de records. De overeenkomst tussen de annotators voor het primaire documenttype was Cohen's kappa = 0,86, wat een substantiële overeenkomst ondersteunt. Het beoordelingslogboek behield de oorspronkelijke en definitieve labels, de discord-categorie en de reden voor resolutie zodat toekomstige gebruikers klassedefinities en randgevallen kunnen controleren.
Beeldvoorbewerking
Alle afbeeldingen werden op recordniveau verwerkt met Python 3.11.8 met OpenCV 4.9.0, Pillow 10.3.0 en NumPy 1.26.4. Elke invoerpagina werd omgezet naar 8-bits grijstinten, tenzij kleur semantische informatie bevatte, zoals kaarten, posters, postzegels of kleurgecodeerde annotaties. De scheefheid werd geschat met behulp van projectieprofielen en Hough-lijndetectie; Deskewing werd alleen toegepast wanneer de absolute scheefhoek meer dan 1,5 graden was en was begrensd op 8,0 graden om vervorming te voorkomen.
Contrastversterking gebruikte contrastbeperkte adaptieve histogramequalizing met clipLimit = 2.0 en tileGridSize = 8 × 8. Een mediaanfilter met een kern van 3 × 10−23 werd alleen toegepast wanneer de geschatte achtergrondruisverhouding boven de 0,35 uitkwam. Beelden gemaakt bij 150–299 dpi werden opnieuw gesampled tot 300 dpi voor optische tekenherkenning; Beelden die al op 300 DPI of hoger zaten, werden niet opgeschaald. Er werd geen superresolutie, generatieve restauratie of inhoudshallucinatie gebruikt.
Doorloop, randverduistering, ongelijke papiertextuur, marginale stempels, handschrift, gelijnde lijnen en tafelgrenzen werden behouden tenzij deze OCR-regioselectie verhinderden. Deze regel behield archiefbewijs terwijl beeldinvoer voldoende werd gestandaardiseerd voor reproduceerbare OCR en classificatie.
OCR-basisgeneratie en post-correctie
De basislijn OCR werd gegenereerd met Tesseract OCR 5.3.0. Het primaire taalpakket werd geselecteerd uit de catalogustaal en het zichtbare schrift; meertalige decodering werd ingeschakeld wanneer de catalogustaal en het paginascript niet overeenkwamen. OCR-uitvoeren werden op recordniveau gegroepeerd en opgeslagen met pagina-identificaties, OCR-betrouwbaarheid, coördinaten voor boundingboxen indien beschikbaar, en ruwe tekst vóór correctie.
Post-OCR-correctie gebruikte een conservatieve procedure in drie fasen. Ten eerste corrigeerde normalisatie op tekenniveau frequente historische herkenningsverwarringen, waaronder ligaturen, long-s/short-s-substituties, gefragmenteerde interpunctie en cijferlettersubstituties. Ten tweede gebruikte token-niveau correctie kandidaten op bewerkafstand en frequentie uit een archiefspecifiek lexicon van persoonsnamen, plaatsnamen, instellingen, administratieve termen en historische spellingvarianten. Ten derde valideerde regelgebaseerde sequentiecontroles benoemde entiteiten en data op basis van bewijs uit context en metadata.
Kandidaatvervangers werden alleen geaccepteerd wanneer het vertrouwen in posterior correctie boven de 0,80 uitkwam; Vervangingen van naamgevende entiteiten vereisten een betrouwbaarheid van ten minste 0,85. Kandidaten onder de drempel werden als OCR-tekst behouden maar gemarkeerd voor beoordeling. CER werd berekend als de Levenshtein-bewerkingsafstand gedeeld door het aantal tekens in de referentietranscriptie. WER gebruikte dezelfde formule op tokenniveau. Terugroeping van naamgevende entiteiten werd berekend als correct herkende referentieentiteiten gedeeld door alle referentieentiteiten in de geselecteerde evaluatieregio.
Visuele documentclassificatie
De visuele classificatiemodule verdeelde elk record aan een van acht archiefdocumentklassen: handgeschreven brief, grootboek, kaart, krant, foto met bijschrift, poster, registerboek en getypte correspondentie. Het voorspelde documenttype werd gebruikt als ophaal- en filtersignaal, niet als gezaghebbende vervanging voor archiefcatalogisatie.
Het model werd geïmplementeerd in PyTorch 2.2.2 en torchvision 0.17.2 met behulp van een door ImageNet-pretrainde EfficientNet-B3 backbone. Thumbnails op recordniveau werden verkleind tot 384 x 384 pixels. Om lekkage te verminderen, werden records per repository en documentklasse opgesplitst in trainings-, validatie- en testsets in een verhouding van 70:15:15, wat overeenkomt met ongeveer 1.120, 240 en 240 records.
Training gebruikte AdamW met initiële leersnelheid = 1 × 10-4, gewichtsafname = 1 × 10−2, batchgrootte = 16, labelverzachting = 0,05, en vroegtijdig stoppen wanneer validatieverlies gedurende vijf opeenvolgende epochs niet verbeterde. Horizontaal omslaan was uitgeschakeld omdat gespiegelde archieflay-outs niet realistisch zijn. De augmentatie was beperkt tot rotatie van -3 graden naar +3 graden en helderheidsvariatie binnen ±10%.
Modeldiagnostiek op epochniveau is samengevat in 20 trainingsrijen, elk met trainingsverlies, validatieverlies, trainingsnauwkeurigheid, validatienauwkeurigheid, macro-F1, gewogen F1, ROC-AUC en PR-AUC.
Metadata-verrijkingsworkflow
Metadata-verrijking is ontworpen om de vindbaarheid te verbeteren terwijl het archiefconservatisme behouden blijft. Bestaande cataloguswaarden werden behouden tenzij ze een expliciete tegenstrijdigheid bevatten, zoals een onmogelijke datum of een documenttype conflict bevestigd door zowel OCR als visueel bewijs. Kandidatenverrijkingsvelden omvatten genormaliseerde titel, documenttype, geschatte datum, vermeldingen van instellingen, geografische vermeldingen, persoonlijke namen, onderwerpskoppen en trefwoorden.
Bewijsprioriteit volgde een vaste volgorde: (1) bestaande catalogusmetadata, (2) gecorrigeerde OCR-output, en (3) visuele documenttypevoorspelling. Gecontroleerde woordenschatmatching werd gebruikt voor onderwerpkoppen, en naaste-buur semantische uitbreiding met zinstransformatoren 2.7.0 werd alleen gebruikt wanneer cosinusgelijkenis minstens 0,72 was. Datumnormalisatie vereiste een betrouwbaarheid van ten minste 0,85 of overeenstemming tussen OCR en metadata. Elk automatisch toegevoegd veld behield zijn bron, betrouwbaarheid en regelidentificatie.
Metadata-volledigheid werd gedefinieerd als het aantal ingevulde kernbeschrijvende velden gedeeld door het aantal toepasselijke kernvelden voor dat record. Onderwerpstitelmatch werd gedefinieerd als de aanwezigheid van ten minste één subjectlabel met gecontroleerde woordenschat, ondersteund door recordniveau inhoudelijk bewijs en relevant beoordeeld voor de querycategorie.
Constructie van het terughaalsysteem
Vijf retrieval-indices werden geconstrueerd om modulebijdragen te isoleren: baseline indexing; alleen correctie voor optische tekenherkenning; alleen visuele classificatie; alleen verrijking van metadata; en volledige multimodale integratie. Alle indexen werden gebouwd in de zoekmachinesoftware die in de Table of Materials (versie 8.11.1) op recordniveau is vermeld. BM25-parameters waren vastgesteld op k1 = 1,2 en b = 0,75 vóór evaluatie.
De basisindex gebruikte originele metadata en basis-OCR-tekst. De OCR-voorwaarde verving de basislijn OCR door gecorrigeerde OCR. De visuele conditie voegde document-type priors en klassebewuste rankingverhogingen toe. De metadatavoorwaarde voegde verrijkte beschrijvende velden toe. De volledige multimodale conditie combineerde gecorrigeerde OCR, visuele priors en verrijkte metadata. Veldgewichten waren vastgesteld vóór de test: genormaliseerde titel = 3,0, onderwerpskoppen = 2,5, persoon- en instellingsvermeldingen = 2,2, plaatsvermeldingen = 2,0, documenttype = 1,8, gecorrigeerde OCR-tekst = 1,0, en basislijn OCR-inhoud = 0,8, waar van toepassing.
Exacte zinskoppeling was ingeschakeld voor citaatzoeken. Query-uitbreiding was alleen toegestaan in metadata-verrijking en full-multimodale omstandigheden en was beperkt tot geaccepteerde gecontroleerde-vocabulaire synoniemen en onderwerpsvarianten. Zoeklogs werden gegenereerd van 25 augustus tot 28 augustus 2025 in de containerized Linux-omgeving die in de Table of Materials is vermeld, met vaste seeds en bevroren indexconfiguraties.
Queryontwerp en uitkomstmaten
De 420 zoekopdrachten vertegenwoordigden gemeenschappelijke archiefzoekgedragingen in plaats van alleen benchmarkprompts met trefwoorden. Onderwerpen omvatten persoonlijke namen, instellingen, plaatsen, data en databereiken, beroepen, gebeurtenissen en thematische onderwerpen. Elke query werd opgeslagen met zijn genormaliseerde formulering, doelrecordset, query-topic categorie en moeilijkheidsscore.
De moeilijkheidsgraad werd vóór het ophalen gemeten met behulp van doelambiguïteit, lexicale specificiteit en verwachte expressiefrequentie. Samengestelde scores onder 0,40 werden geclassificeerd als lage moeilijkheidsgraad, scores van 0,40–0,69 als matige moeilijkheidsgraad, en scores van 0,70 of hoger als hoog. Relevantieoordelen werden afgerond vóór systeemvergelijking en vervolgens vergeleken met de definitieve verzameling.
De opsporingsuitkomsten omvatten P@10, R@10, nDCG@10, tijd tot eerste relevante resultaat en succesvolle zoeksnelheid. P@10 was het aandeel van de top 10 records dat relevant werd beoordeeld. R@10 was het aandeel van alle bekende relevante records die in de top 10 stonden. nDCG@10 gebruikte graded relevance waar beschikbaar en binaire relevantie anders. De tijd tot het eerste relevante resultaat werd gemeten vanaf het indienen van een query tot het eerste relevante record verscheen in de gerangschikte output. Een succesvolle zoekopdracht werd gedefinieerd als ten minste één relevant resultaat uit de top 10 records.
Statistiekenverzameling
Alle analyses werden uitgevoerd met behulp van de softwareversies die in de Materiaaltabel staan. Continue uitkomsten werden samengevat als gemiddelde ± SD wanneer ongeveer symmetrisch en als mediaan met interkwartielbereik anders. Categorische uitkomsten werden samengevat als tellingen en percentages.
De normaliteit van gepaarde verschillen werd beoordeeld met de Shapiro-Wilk test en distributiegrafieken. OCR en metadata pre/post uitkomsten werden vergeleken met gepaarde T-tests wanneer de parverschillen ongeveer normaal waren, en met Wilcoxon signed-rank tests anders. De classificatieprestaties vóór en na het fijn afstellen werden vergeleken met behulp van McNemar's test op gekoppelde correcte/onjuiste labels. Matched multi-arm retrieval uitkomsten werden vergeleken met de Friedman-test, gevolgd door Holm-gecorrigeerde paarwijze Wilcoxon teken-rank tests.
Alle statistische tests waren tweezijdig, en P < 0,05 werd als statistisch significant beschouwd. Betrouwbaarheidsintervallen werden geschat met behulp van 2.000 bootstrap-resamples, waarbij de willekeurige seed vaststond op 2025. Effecten werden gerapporteerd als gemiddelde verschillen, gematchte odds ratio's of op rang gebaseerde effectgroottes volgens uitkomsttype.
Reproduceerbaarheid, reikwijdte en beschikbaarheid van middelen
Alle pipelineparameters werden vastgesteld vóór de terugwinningstesten. Geen enkele parameter werd geoptimaliseerd op de vastgehouden retrieval-benchmark. Configuratiebestanden, gecontroleerde vocabulaires, lexicontabellen, querytemplates, veldmappingen, annotatierichtlijnen, statistische scripts en figuurgeneratiescripts werden onderhouden in het versiebeheersysteem dat is vermeld in de Table of Materials with random seed 2025.
Om onafhankelijke validatie te ondersteunen, bevat het brondata-werkboek een gedeïdentificeerde tabel met 1.600 records en 17 variabelen die worden gebruikt voor optische tekenherkenning, metadata en visuele classificatie-analyses. Afgeleide Tabel 1, Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4 en Tabel 5, figuur-bronsamenvattingen, benchmarkquerydefinities, relevantie-oordelen, ophaal-log-vervangers, trainingsdiagnostiek, lexiconcategorieën, vocabulairemappingregels en annotatie-richtlijnvelden worden als aparte uploadbare tabellen of materiaalbestanden verstrekt waar van toepassing. Materialen die niet openbaar gedeeld kunnen worden vanwege repositorybeperkingen worden weergegeven door gedeïdentificeerde metadatavelden en reproduceerbare steekproefvelden.
Dit protocol evalueert retrieval-georiënteerde ontdekking in plaats van de waarheid van historische beweringen. Het vervangt geen archivaristaxatie, herkomstbeoordeling, privacybeoordeling of repository-specifieke toegangsregels.