[发明专利]古壁画的裂缝智能修复辅助系统

说明书

技术领域

本发明属于数字图像处理研究领域，具体涉及一种古代壁画的裂缝智能修复系统，该系统利用图像修复算法对古代壁画图像中裂缝区域进行自动提取和智能虚拟修复，用于博物馆中对古代壁画图像的数字化修复和展示，并可为人工修复壁画提供指导性建议。

背景技术

我国作为一个文物大国，文物保存、研究、修复等方面的工作始终是一个较难解决的问题，很多文物由于无法得到及时修复而不能进行展示，甚至最终损坏。将数字化技术带到文物保护领域，可以使文物研究与保护的方法跨上一个新的台阶，使我国实现从文物保存大国向文物保护研究大国发展。

对于古代壁画来说，数字化壁画保护修复工作能够将壁画信息永久保存，并能够利用计算机对壁画进行虚拟修复，辅助进行壁画保护与临摹，对壁画病害过程进行虚拟演变，实现壁画真实感虚拟展示等工作。数字化壁画保护修复可以为壁画实体的物理保护修复过程提供充足的科学依据和测试环境，将文物保护和修复工作的危险性降至最低。

目前，数字图像修复技术的研究工作主要集中在算法上，虽然近年来对其的应用也有了一定的进展，但大多数应用都是作为功能简单的插件被包含在别的软件中，作为功能完整、独立应用的图像修复系统很少。

古代壁画因为自然风化的原因会出现裂缝、起甲、脱落、疱疹、霉菌等不同的病害，因此必须研究一些技术能对这些病害的区域进行精确、自动的定位并提取，然后对其分割得到不同的对象。综合对象本身的图像信息，选用合适的修复算法进行恢复，一直是本领域技术人员所关心的课题之一。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种古代壁画自动虚拟修复系统，该系统能独立完成对古代壁画中裂缝进行自动识别标注和智能修复等一系列功能，从而为壁画的数字化虚拟展示提供支持。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种古壁画的智能修复辅助系统，其特征在于，该系统包括：

—图像预处理模块，用于实现对待修复壁画的处理，该模块中包含了维纳滤波算法，用于提高图像质量，便于裂缝的检测识别；

—划分修复对象模块，用于提取出包含裂缝的图像块单独进行处理；

—裂缝标注模块，用于对壁画中的裂缝区域进行标注，该裂缝标注模块可提供自动标注和半自动标注两种方式，用户可根据裂缝在图像中的分布情况进行选择；

如果裂缝处于壁画的地仗层（背景区域）中以及纹理和结构较为简单的颜料层（图像的前景）中，利用数学形态学中的高帽变换对裂缝进行自动识别和标注；

如果裂缝处于结构较为复杂的壁画颜料层中，采用区域生长法半自动标注方法进行标注。

—自动修复模块，该模块利用裂缝标注模块提供的裂缝标注图像，利用数字图像修复算法对病害区域进行虚拟修复；

—图像拼接模块，该模块利用基于SURF的图像配准算法和渐入渐出的图像融合算法对虚拟修复后的图像块进行拼接，从而得到修复好的整幅壁画图像；

—数字水印嵌入模块，该模块利用基于分块SVD自适应数字水印算法，实现将水印信息嵌入到修复好的壁画图像中，并对壁画图像进行防伪处理；实现对壁画的版权保护；

—查询检索模块，用于对注册用户信息、归档的壁画图像信息，待修复、已修复图像信息进行管理，并提供查询和检索功能；

输出显示模块，用于对原始壁画图像和修复后的壁画图像进行显示和预览；

图像预处理模块、划分修复对象模块、裂缝标注模块、自动修复模块、图像拼接模块、数字水印嵌入模块依次相连接，图像预处理模块还和数字水印嵌入模块相连，图像预处理模块和数字水印嵌入模块还连接档案库，档案库通过查询检索模块连接输出显示模块。

所述的自动修复模块还连接修复算法模块，该算法模块有两种图像修复算法，一是基于PDE修复算法，二是基于样本修复算法，可根据标注的区域大小选择不同的修复算法进行修复；即如果标注区域为细小的条状结构，采用基于PDE修复方法，如果标注区域为较大的块状结构，可采用样本修复算法。

本发明的古代壁画的智能修复辅助系统，易于操作，功能丰富，极大地方便了文物修复工作人员的使用。

本发明的古壁画的智能修复辅助系统，带来的技术效果是：

1、可根据壁画的特征和壁画中裂缝分布区域，交互式对壁画进行分块处理，从而确定修复对象。