[发明专利]一种基于显著性检测的中国古代书法绘画图像复原方法

说明书

技术领域

本发明属于图像信息处理领域，具体涉及一种基于显著性检测的中国古代书法绘画图像复原方法。 

背景技术

书法绘画作为中国优秀传统文化中的一个重要组成部分，以其特有的审美理念、表现形式和技巧技法而闻名世界。随着计算机技术的迅速发展，中国传统书法绘画艺术因之步入了数字化领域，由此也带来了一些新的问题。例如中国古代书法绘画的一个重要表现手法就是“留白”，即在作品中留下相应的空白，让人有所想象，品味无穷乐趣。但是由于这些艺术作品多用手工宣纸，因此作品中的留白处长期暴露在光线下就会逐渐发黄变色，同时作品所绘对象与留白处之间的对比度也会随之降低。此外，中国古代书法绘画的颜料主要来自矿物和植物，这些颜料会随着时间的流逝逐渐变淡甚至消失，因此古代书法绘画作品的颜色退化不可避免。由此可见，对中国古代书法绘画图像进行复原处理，对中国传统艺术文化的继承与传播具有十分重要的意义。 

目前，针对该问题的处理方法主要有两种：一是采用由Soo-Chang Pei（贝苏章）等人提出的背景调整与饱和度增强方法（载于IEEE Transactions on Image Processing，2006年,第15卷，第10期）。该方法通过判断图像各像素与背景像素的相似度来消除留白处的像素色差，同时通过增强图像饱和度以恢复图像的色彩，取得了理想的复原效果。但是，该方法涉及六个参数需要根据图像的不同来人工手动调节，因而此算法的实用性较差。另一种方法是采用张加万等提出的多光谱图像抠图方法。对于这种方法的介绍，可以参考论文《MultispectralImage Matting of Ancient Chinese Paintings（中国古代绘画的多光谱抠图方法）》（载于32ndAnnual Conference of the European Association for Computer Graphics(EUROGRAPHICS)，2011年4月）。该方法的核心就在于利用由高清数码相机、光学滤光片、RALK7色卡等组成的光谱重建系统求解所建模型的相关参数以提取古代绘画图像的前景对象，但是此种方式成本代价高且需要人工参与。 

对于提取图像的前景对象而言，最常采用图像抠图技术。该技术主要分为蓝屏抠图和自然抠图两类。蓝屏抠图要求图像的背景是蓝色或者绿色，中国书法绘画图像显然无法满足这一要求。而自然抠图通常要求用户在原图上交互地指定trimap（三分图），即原图确定的前景区域、确定的背景区域和不确定区域以作为初始的输入信息。自然抠图法主要是在trimap的基础上进行优化。中国古代绘画多用宣纸、绢、丝绸等材质，所绘之物常常会因笔墨和颜 料的扩散、渗透而呈现出半透明的状态。因此，在大多数情况下很难准确辨别trimap所要求的图像前、背景区域。 

在此背景下，研究一种既成本代价小，又能自适应地提取图像的前景对象以对各种中国古代书法绘画图像进行复原的方法显得尤为重要。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于显著性检测的中国古代书法绘画图像复原方法，克服掩像图计算时需要提前获知前景与背景的信息的难题，从而解决书法绘画作品因年代久远所造成的图像对比度降低及背景老化变色的问题。 

本发明所采用的技术方案如下： 

一种基于显著性检测的中国古代书法绘画图像复原方法，该方法包括以下步骤： 

步骤A：对原始图像采用引导滤波增强处理以获得增强图像； 

步骤B：对步骤A所获得的增强图像，求取能够反映人眼注意力分布的显著性区域图及掩像图； 

步骤C：通过显著性区域图和掩像图进行线性加权得到融合图像，对融合图像进行归一化及二值化处理，确定步骤A获得的增强图像的前景和背景，并更换背景颜色以达到的复原目的； 

其中，由于图像抠图中的掩像图和大气散射中的传播图计算表达式一致，利用引导滤波结合大气散射模型求取散射模型中的传播图来得到步骤B所求的掩像图，其具体步骤如下： 

1)首先求取所述步骤A中获得的增强图像的暗原色图像J^dark(x,y)及大气光值A： 

所述增强图像的暗原色图像J^dark(x,y)各像素点的像素值按以下表达式确定：