[发明专利]一种基于可见光谱成像的古代壁画颜料无损全面识别方法

权利要求书

1.一种基于可见光谱成像的古代壁画颜料无损全面识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获得古代壁画基础颜料并构建壁画颜料数据库，所述数据库中包含基础颜料样本、基础颜料样本光谱数据以及依据双常数Kubelka-Munk理论构建的混合颜料样本的光谱数据；

步骤2，获取古代壁画可见光谱图像；

步骤3，对古代壁画可见光谱图像进行渲染，获得其对应的彩色RGB图像；

步骤4，对渲染得到的古代壁画彩色RGB图像进行超像素分割，得到分割图像，并获得彩色图像各子分区的标记数值；

步骤5，依据古代壁画彩色图像子分区标记及可见光谱图像，提取每个子区域各像素光谱反射率，并计算每个子区域的平均光谱反射率；

步骤6，提取数据库中样本及古代壁画彩色图像每个子区域的光谱反射率特征；

步骤7，依据步骤6中获得的数据库中样本和古代壁画彩色图像每个子区域光谱反射率特征，通过特征匹配方式对每个子区域颜料物质属性进行识别；

步骤8，若通过步骤7识别出的颜料为单色颜料，则进一步对该颜料平均粒径大小进行分析，实现颜料平均粒径大小的识别；

步骤9，若通过步骤7识别出的颜料为混合颜料，则判定基础颜料为最小粒径等级，并进一步对该混合颜料中各基础颜料的浓度进行分析，得到各基础颜料的最优浓度值；

步骤10，依据步骤8和步骤9中每个子区域颜料识别结果，对每种基础颜料分布进行标记，获得古代壁画中各基础颜料的二维分布图；

步骤11，完成古代壁画颜料识别，获得包含颜料物质属性、粒径大小、浓度比例及空间分布的古代壁画颜料无损全面识别结果。

2.如权利要求1所述的一种基于可见光谱成像的古代壁画颜料无损全面识别方法，其特征在于：步骤1中基础颜料样本的光谱数据采用分光光度计测量获得，混合颜料样本的光谱数据由双常数Kubelka-Munk理论计算得到，具体实现方式如下，

A.制作用于求解基础颜料单位浓度吸收和散射系数的样本，包括基础颜料纯色样本，一个参考白色颜料纯色样本，基础颜料纯色样本按照特定质量比例与参考白色颜料混合的样本；

B.求解上述样本的吸收散射比，

利用式一求解上述所有样本的吸收散射比，

其中，表示样本的吸收散射比，R_λ表示利用分光光度计测量获得的样本光谱反射率，λ表示波长；

C.求解基础颜料的单位浓度吸收和散射系数；

设定参考白色颜料在整个光谱波长范围内的单位散射系数为1，

s_λ,w＝1, 式二

那么，参考白色颜料的吸收系数为，

其中，为参考白色颜料的吸收散射比；

然后利用式四计算用于求解基础颜料单位浓度吸收和散射系数的中间值，

其中，s_λ,0表示用于求解基础颜料单位浓度吸收和散射系数的中间值，表示混合颜料吸收散射比，表示纯色颜料吸收散射比；

那么基础颜料的单位浓度吸收和散射系数按式五和式六求解获得，

其中，c_tint表示混合颜料中基础颜料所占质量比，s_λ,paint表示基础颜料的单位浓度散射系数，k_λ,paint表示基础颜料的单位浓度吸收系数；

D.计算混合样本光谱反射率，完成数据库构建，

利用基础颜料的单位浓度吸收和散射系数，按照式七和式八，计算任意一个按给定浓度混合得到的样本光谱反射率，

其中，表示混合颜料样本的吸收散射比，c_i表示任意一个基础颜料样本浓度，且表示混合颜料总吸收系数，表示混合颜料总散射系数，

n表示混合颜料成分数量，R_λ,mixture表示混合颜料的光谱反射率。