[发明专利]一种提高壁画颜料光谱匹配精度的散射噪声消除方法

说明书

本发明涉及一种提高壁画颜料光谱匹配精度的散射噪声消除方法，包括以下步骤：步骤一、采集壁画的光谱数据，对壁画颜料进行检测；步骤二、对壁画颜料进行匹配识别，确定壁画颜料物质种类；步骤三、对光谱数据进行消除散射噪声和数据偏移处理后，再进行光谱角相似度测量，以提高匹配精度；本发明的方法通过增广拉格朗日函数融合多元散射校正消除散射噪声和数据偏移，再结合光谱角对光谱数据进行匹配的方法，其匹配精度更高，对于颜料物质的识别更为理想。

技术领域

本发明属于数字图像处理技术领域，具体涉及一种提高壁画颜料光谱匹配精度的散射噪声消除方法。

背景技术

识别壁画颜料信息，对壁画进行保护和修复是文物工作者的任务，如何准确识别壁画颜料物质成分，是当前文物保护研究领域的热点。在进行颜料物质识别时，有些方法是有损或微损的，需要采集壁画颜料样本，对壁画造成破坏性，如X光衍射方法、拉曼光谱分析方法、电镜扫描分析方法等。

为了不破坏壁画，近年来许多国内外研究学者利用光谱分析技术对壁画颜料进行检测，如分光光度计、光导纤维反射光谱仪、多(高)光谱成像技术等光谱分析技术采集壁画颜料，再结合光谱匹配技术对壁画颜料进行匹配识别，确定壁画颜料物质种类。常用光谱匹配方法有光谱角、光谱相关系数、光谱信息散度等。光谱匹配识别技术具有速度快、无损等优点。

但通常情况下，在采集光谱数据信息时，由于环境和设备本身的影响，会产生散射噪声。同时，由于壁画颜料多为矿物颜料，颜料在制作过程中由于矿物质颗粒度大小不一样，或者加水混合的比例不一样，会产生同一种颜料物质存在几组幅值有差别的光谱数据曲线偏移情况。上述问题会对于光谱数据匹配精度造成干扰，不利于颜料的检测识别。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种提高壁画颜料光谱匹配精度的散射噪声消除方法，包括以下步骤：

步骤一、采集壁画的光谱数据，对壁画颜料进行检测；

步骤二、对壁画颜料进行匹配识别，确定壁画颜料物质种类；

步骤三、对光谱数据进行消除散射噪声和数据偏移处理后，再进行光谱角相似度测量，以提高匹配精度。

作为本发明的进一步说明，所述步骤三的具体过程为：

S1、将光谱数据经过多元散射校正方法，消除散射噪声，增强物质成分的光谱信息；

S2、通过增广拉格朗日函数法，求解无约束的最优解；

S3、通过光谱角匹配方法确定两条光谱的相似性；

S4、通过增广拉格朗日函数融合多元散射校正消除散射噪声和数据偏移，再结合光谱角对光谱数据进行匹配的方法，来提高光谱匹配精度；

S5、根据优化条件，求解平移量；

S6、将消除散射噪声的光谱数据代入光谱角中进行相似度测量。

作为本发明的进一步说明，所述光谱角匹配方法具体过程为，将两条光谱数据放入N维空间中，其广义夹角反余弦定义，根据反余弦值大小确定两条光谱的相似性。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：

本发明的方法中，多元散射校正可以有效地消除散射噪声导致的基线平移和偏移现象，提高光谱吸光度的信噪比。增广拉格朗日通过不断更新惩罚因子和拉格朗日调整乘法器，有利于求解无约束的最优解；因此，通过增广拉格朗日函数融合多元散射校正消除散射噪声和数据偏移，再结合光谱角对光谱数据进行匹配的方法，其匹配精度更高，对于颜料物质的识别更为理想。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明