[发明专利]一种基于可视分析的古代石窟寺壁画病害模式的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用可视分析和交互技术手段实现古代石窟寺壁画病害分析系统，尤其涉及一种基于可视分析的古代石窟寺壁画病害模式的确定方法。

背景技术

文化遗产是历史留给人们的宝贵财富，在全球化的今天，对于传统文化的保护，逐渐成为世界各国政府和民间关注的一大焦点。石窟寺壁画作为世界文化遗产，例如我国的敦煌莫高窟因其洞窟内精美的壁画而著名。然而这些宝贵的壁画正在遭受人为损害和自然环境导致的退化问题，它们可能是物理、化学、生物等多方面因素影响的结果，包括自然老化、环境退化和人类活动等因素。因此，壁画呈现了不同的病害，根据现象可以把它分为裂隙、脱落、褪色、疱疹、起甲、酥碱、空鼓和霉变。因此保存壁画并且使这些历史文化遗产免受自然环境导致的退化和人为损害是非常重要的。

可视分析是一项近几年发展起来的新技术，是信息可视化和科学可视化领域发展的产物，是人们理解和诠释大规模复杂情况的重要手段和途径。它主要借助于交互式用户界面对复杂数据对象进行分析推理决策，从海量和动态的数据中整合信息，获取对复杂信息的更深层的理解。信息可视化技术是在现代信息处理平台的基础上，根据用户对信息的需要，利用适当的可视化符号表示各种信息和信息内外部的关系，使人们更方便、快速地与信息源进行交互，发现隐藏在信息中的各类知识，进行更有效的交流。计算机对于信息的可视化展示与人的观察和分析结合，形成了高效地可视分析方法用来解决各种难题。

如今，人们对于文化遗产的保护已经做了大量的工作，一方面，针对壁画病害，他们所作的人工普查报告和文物数据相对全面，对于壁画病害机理如酥碱、霉变、脱落、崖体变形的深度分析；对无机盐结晶与温湿度关系的研究；对有机颜料降解的减缓和控制研究；对颜料成分和性质分析；温湿度小气候、沙漠小环境、游客对壁画病害影响的研究；壁画的光照敏感性研究，也曾展开国际合作针对特定石窟寺壁画开展全方位保护项目。各个保护项目独立展开，虽然精细，但是其一是其工作信息化自动化程度低，缺乏行之有效的规范和标准，其二是各自为战的保护模式很难通过大规模数据发现潜在的规律和风险。另一方面，他们开发了一系列收集、分析、可视化和建模文化遗产信息的方法。如可视化中的虚拟现实技术或者3D重建技术；基于GIS的通用的可视化系统；CAD测绘等。但是这些方法并不是专用于文化遗产保护，甚至目前还没有专用于分析和可视化壁画病害的方法。

虽然目前已经进行了许多调查和研究工作，并且将越来越多的关于壁画普查和监测数据存储在数据库中，但是由于以下原因，病害的分析、可视化、理解是非常具有挑战性的，第一，病害的复杂性部分取决于壁画本身的结构的复杂性；第二，由于数据获得方式和描述的多样性，数据是异构的、多维的、多种属性的；第三，壁画病害的退化机制是非常复杂的，因为大部分病害是多种因素综合作用的结果；第四，大部分壁画在它们被发现之前已经经历了很长的历史，因此已经被监测和记录的时间是相对较短的，从而用于研究病害的信息和数据是有限的，特别是关于形成过程和机制方面的资料是非常少的；第五，病害有不同的特征，常常被分为稳定性病害和活动型病害。

发明内容

针对上述现有技术中的不足和将壁画病害数据可视化所面临的挑战，本发明提供一种基于可视分析的古代石窟寺壁画病害模式的确定方法，将可视分析技术应用于传统的壁画病害的研究方面，是一套分析和假设验证的工具，以此用来发现壁画的病害模式，能高效的分析壁画的病害模式，包括病害的空间分布和时间演化模式等。

为了解决上述技术问题，本发明一种基于可视分析的古代石窟寺壁画病害模式的确定方法，包括以下步骤：

步骤一、建立石窟寺洞窟基础数据库，该数据库中包括洞窟的位置信息和营造朝代，所述位置信息包括洞窟号和洞窟的坐标；数据库中还包括经过多次普查得到的病害信息和普查时间，所述病害信息包括病害种类、病害数和病害的严重程度；所有病害信息均为高维的特征向量；