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。

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