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        數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于文物領(lǐng)域的研究

        2015-06-29 17:22:01汲斌斌
        文物鑒定與鑒賞 2015年5期
        關(guān)鍵詞:修復(fù)技術(shù)數(shù)字圖像

        汲斌斌

        【摘要】伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,我國(guó)科技水平也在不斷提升。數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)也在日趨完善,圖像修復(fù)與文物修復(fù)有很多的共同點(diǎn),正是由于這種共同點(diǎn),充分結(jié)合數(shù)字圖像修復(fù)通過數(shù)學(xué)運(yùn)算方法自動(dòng)化的特征,可以將文物領(lǐng)域的修復(fù)需要在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。本文主要對(duì)數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于文物領(lǐng)域的修復(fù)意義及概念進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上,對(duì)其路線、內(nèi)容等進(jìn)行分析,并對(duì)一些已經(jīng)成功修復(fù)的實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行展示。

        【關(guān)鍵詞】數(shù)字圖像 修復(fù)技術(shù) 文物領(lǐng)域

        我國(guó)科技的迅速發(fā)展,科學(xué)家對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)也在進(jìn)行深入研究,這樣在很大程度上推動(dòng)了信息化時(shí)代的進(jìn)步。從目前來看,數(shù)字圖像技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家,在書籍、報(bào)紙、手機(jī)、電視等媒體上隨處可見。如今的信息技術(shù)可將實(shí)體物通過數(shù)碼相機(jī)、掃描儀等設(shè)備轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像,這些數(shù)字圖像在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行加工等一系列步驟可顯示在多媒體上進(jìn)行展示。近幾年,數(shù)字圖像技術(shù)的應(yīng)用愈加廣泛,數(shù)字圖像領(lǐng)域逐漸發(fā)展出新型的圖像復(fù)原技術(shù)。

        一、數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的文物虛擬修復(fù)的概念及意義

        數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)中的文物虛擬修復(fù)技術(shù)就是對(duì)一些文物數(shù)字圖像中所缺失、損壞的部分,應(yīng)用現(xiàn)今的圖像信息,根據(jù)一定的修復(fù)原則進(jìn)行修復(fù)。其主要目的是復(fù)原損壞之前的文物,使修復(fù)后的數(shù)字圖像無限接近原視圖的視覺效果。單純從數(shù)學(xué)角度來看,圖像修復(fù)技術(shù)就是根據(jù)空白區(qū)域周圍的信息將圖像添入到空白區(qū)域中。很多科研人員認(rèn)為,圖像修復(fù)屬于病態(tài)問題,由于缺少足夠的信息并不能保證很好地恢復(fù)被損壞的部分。因此,只能從視覺方面來具體分析,從而提出一系列的假設(shè)來解決這一問題。在文物領(lǐng)域中,會(huì)有很多歷史因素及其他客觀因素等影響,出土的文物和存放時(shí)間長(zhǎng)的文圖表面會(huì)有很多的缺失,如裂縫、咬色、生銹、霉變等情況,這樣使文物信息大量缺失,從而對(duì)文物的欣賞及研究有很大影響。在以往的文物修復(fù)過程中,一般是修復(fù)工作者通過對(duì)文物補(bǔ)色、刷洗等方法對(duì)文物進(jìn)行簡(jiǎn)單修復(fù)。但是在如今的文物修復(fù)中,文物修復(fù)主要由具有想象力的修復(fù)專家在文物本體上進(jìn)行處理。這種處理方法一旦形成便很難更改,如稍有大意,存留下來的歷史文明將不復(fù)存在。因此,此種修復(fù)方法風(fēng)險(xiǎn)性極高。文物修復(fù)過程中,由于不同的修復(fù)專家主觀意念會(huì)給文物復(fù)原造成一定的差異性。為了更好解決上述問題,我們根據(jù)計(jì)算機(jī)虛擬修復(fù)技術(shù),對(duì)需要修復(fù)的文物及數(shù)字圖像進(jìn)行仔細(xì)評(píng)估,充分利用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論及微積分方程建立預(yù)測(cè)模型,再用圖像已知區(qū)域信息對(duì)缺失區(qū)域進(jìn)行評(píng)估,這樣便可更好地對(duì)數(shù)字文化圖像進(jìn)行虛擬修復(fù)。還可以更加便捷、快速地提出修復(fù)方案,使文物修復(fù)的工作周期大大縮短,有效地預(yù)防手工修復(fù)過程中對(duì)文物產(chǎn)生的二次傷害,避免受到人工修復(fù)中主觀因素的影響,能最大限度修復(fù)所有文物缺失信息,使文物重現(xiàn)。

        二、數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的文物修復(fù)技術(shù)內(nèi)容及路線分析

        數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)是最近幾年才發(fā)展起來的圖像處理技術(shù),所以,在文物修復(fù)應(yīng)用研究中相對(duì)少見。根據(jù)數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)自身的特征和文物自身特征,充分結(jié)合計(jì)算機(jī)應(yīng)用及數(shù)字圖像采集技術(shù),在文物信息缺失的基礎(chǔ)上,由容易到復(fù)雜、由淺入深形成數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)和文物修復(fù)技術(shù)的基本內(nèi)容及路線。

        三、數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的文物虛擬修復(fù)成功實(shí)驗(yàn)案例

        人們?nèi)粘I钪兴鶆?chuàng)造使用的物質(zhì)形成了現(xiàn)今復(fù)雜多樣化的歷史文物。陶瓷類、石器類、金屬類、壁畫類等文物病害情況各不相同,文物表面的病害形式多種多樣。但是,我們可以根據(jù)不同的數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù),將一系列的病害造成的文物信息缺陷進(jìn)行匯總。在匯總完成后,再根據(jù)不同種類進(jìn)行分類,從數(shù)字圖像的角度按照病害形狀及大小的不同,可以采用相對(duì)應(yīng)的圖像修復(fù)算法進(jìn)行修復(fù)。在眾多的修復(fù)算法中,有一種是以微積分方程為依據(jù)的方法,這種算法對(duì)圖像內(nèi)容有光線延伸的圖像及破損較小的圖像修復(fù)效果較好,并且微積分方程修復(fù)效率極高。另一種是根據(jù)樣本圖像特點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)算法,其主要是基于紋理合成算法模型的延伸,主要對(duì)一些圖像信息嚴(yán)重缺失的文物修復(fù)效果最佳。

        在文物虛擬修復(fù)實(shí)驗(yàn)中,任何情況的信息缺失在修復(fù)過程中均需遵循文物保護(hù)“修復(fù)如初”的基本修復(fù)原則。比如現(xiàn)存于世的西安碑林博物館中唐昭陵六駿中的“清騅”石雕。該項(xiàng)石雕就采用了基于變分PDE的修復(fù)模型進(jìn)行了原型修復(fù),該修復(fù)方法對(duì)圖像中的裂痕進(jìn)行了嚴(yán)密合理的計(jì)算估計(jì),并根據(jù)所得周圍像素的數(shù)值對(duì)裂隙處的像素進(jìn)行了填算,從而在一定程度上填補(bǔ)了縫隙中缺失的相關(guān)信息,促使修復(fù)后效果較為連續(xù)且十分自然(見圖1)。

        陜西藍(lán)田水陸庵明殿明代泥塑普賢菩薩的修復(fù)采取了基于樣本的圖像修復(fù)模型,其主要是利用像素樣本塊缺失情況來進(jìn)行修補(bǔ),這樣在很大程度上保證了圖像本身的色彩及復(fù)古氣息,圖像的歷史滄桑感猶存,使視覺效果及欣賞價(jià)值提升了許多(見圖2)。四川新津觀音寺毗盧殿北墻明代壁畫中的一些部分,因?yàn)楸4鏁r(shí)間較長(zhǎng),破損情況比較復(fù)雜,不但有很多細(xì)小的劃痕,還有很大的像素缺失。所以,應(yīng)用變分PDE模型和樣本修復(fù)模型相結(jié)合的方法來對(duì)圖像進(jìn)行修復(fù),這樣更有利于原圖像的修復(fù)如初。

        除此之外,在文物修復(fù)過程中,還有一個(gè)很重要的原則,即通過已知信息不能對(duì)缺失部分進(jìn)行判斷時(shí),并且查閱不到相關(guān)資料證明其缺失情況時(shí),不能依照人的主觀意念對(duì)文物進(jìn)行修復(fù)。在文物虛擬修復(fù)時(shí),一定要給計(jì)算機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令,對(duì)圖像進(jìn)行對(duì)照分析,標(biāo)記出圖像中可以進(jìn)行虛擬修復(fù)的位置,對(duì)不能判斷出的則不需要進(jìn)行標(biāo)記,如不這樣做,計(jì)算機(jī)就會(huì)進(jìn)行錯(cuò)誤的修復(fù)。

        四、數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物領(lǐng)域中的應(yīng)用展望

        隨著信息時(shí)代的到來,不同的信息應(yīng)用不斷出現(xiàn),從而使數(shù)字圖像在社交網(wǎng)絡(luò)、微博、電子商務(wù)中的需求越來越大。在文物領(lǐng)域,通過網(wǎng)絡(luò)來對(duì)文物信息進(jìn)行傳播已經(jīng)成為新趨勢(shì)。在這種趨勢(shì)的影響下,雖然數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的研究并不透徹,但相信以后這門技術(shù)將會(huì)廣泛地應(yīng)用在文物保護(hù)領(lǐng)域、文物考古領(lǐng)域、文物展陳領(lǐng)域等。例如,在文物保護(hù)領(lǐng)域,通過文物虛擬修復(fù)技術(shù)而獲得修復(fù)后的效果圖,并將效果圖應(yīng)用在文物保護(hù)方案中,經(jīng)過文物專家的不斷完善,將會(huì)為文物的實(shí)體修復(fù)提供有效的依據(jù)。在文物考古領(lǐng)域,考古專家們發(fā)掘的文物大多是殘破的古物,這些殘破的陶瓷器、青銅器想要恢復(fù)原貌就要依靠修復(fù)工作。應(yīng)用數(shù)字圖像技術(shù)來進(jìn)行修復(fù)工作,不僅可以獲得更多的考古資料,還可以促進(jìn)考古工作的順利完成。

        總結(jié):數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)雖然在文物領(lǐng)域應(yīng)用研究的時(shí)間還不長(zhǎng),但是,隨著我國(guó)科技的不斷創(chuàng)新,計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)字圖像技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展,三維數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的不斷成熟,相信數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)將會(huì)發(fā)展得更好。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張紅英,彭啟琮.數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)綜述[J].中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào),2011(01).

        [2]陳卿,王慧琴,吳萌.基于紋理特征的自適應(yīng)圖像修復(fù)算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2011(06).

        [3]王展,王慧琴,吳萌等.數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物領(lǐng)域的應(yīng)用展望[J].文博,2012(06).

        [4]梁龍.基于樣本的圖像修復(fù)算法在唐墓壁畫上的應(yīng)用[D].西安建筑科技大學(xué),2013(05).

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