[发明专利]一种壁画脱落的修复方法

说明书

本发明公开了一种壁画脱落的修复方法，依据不同色彩空间中脱落处像素值表现差异，交互式分割出脱落二值图像，获得较为精确的标定掩膜图。针对传统Criminisi算法的不足，充分利用结构张量与图像纹理之间的联系，构建出新的优先权函数，同时对原算法函数进行了分段计算，提高了修复顺序的准确性，克服结构断裂和纹理错误延伸等缺点，有效地提高了图像修复质量。

技术领域

本发明属于数字图像处理技术领域，具体涉及一种壁画脱落的修复方法。

背景技术

我国作为四大文明古国之一，历史上流传下来的文物种类繁多，数量庞大，并且载体不一，如石刻、建筑、书画和壁画等。其中，壁画因其色彩多变，蕴含的信息丰富，并且上起十六国、下至元代，历史悠久，在世界上享有很高的声誉。这些壁画反映了当时人们的美好愿景和生活习俗，承载着人类历史文化发展的内涵，对于学者研究古代文明具有重要的参考意义。

但是由于长期遭受自然环境的侵蚀以及人为因素的影响，这些壁画受到严重的损害，极易出现不同程度的脱落、龟裂以及起甲等病害，使其艺术价值大打折扣。对脱落壁画的实体修复工作需要经验丰富的专业画师，并且费时费工，风险颇高。而利用计算机技术对破损壁画进行数字化修复不仅可以实现壁画的虚拟展示等工作，还为壁画的实体修复过程提供了可靠的科学依据，降低壁画修复的风险性。

对于壁画脱落这一大面积破损病害，在数字图像修复领域通常采用基于样本块的修复技术进行修复，而这其中最为经典的Criminisi算法更是研究热点。但由于该算法自身存在着优先权归零、数据项等照度线方向判别不准确等问题，容易导致产生纹理延伸等现象，影响修复结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种壁画脱落的修复方法，能够克服现有修复方法中结构断裂和纹理错误延伸的问题。

本发明采用的技术方案是，一种壁画脱落的修复方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、采集原始壁画对其进行预处理；

步骤2、输入预处理后的原始壁画，并采用“阈值分割+区域生长”相结合的方法标定其脱落区域，确定脱落区域边界，即待修复边界；

步骤3、根据改进的分段优先权计算方法，计算待修复边界内各像素点的优先权值，找出优先权值最大的像素点所在的区域记为待修复块ψ_p；

步骤4、在未脱落区域中搜索ψ_p的最佳匹配块ψ_q，使ψ_p与ψ_q的颜色差值的平方和最小，并利用ψ_q内的像素修复ψ_p中的缺失部分；

步骤5、将新修复的像素列为已知区域，更新待修复边界，并且更新边界上各点的分段优先权参数；

步骤6、检查待修复区域是否为空，若不为空，返回步骤3；否则，修复结束，得到修复后的图像。

本发明的特点还在于：

步骤1预处理过程为对原始壁画进行直方图均衡化。

步骤2具体过程为：将预处理后的图像转换为灰度图和YCrCb空间图；根据脱落处像素在不同色彩空间表现的像素值差异，设置不同的阈值，分别对灰度图和YCrCb空间图中的Cb分量进行阈值分割，得到二值掩膜图；

同时利用基于区域生长的半自动标注方法在脱落区域标注，得到区域生长效果图；

将得到的二值掩膜图和区域生长效果图进行相加，得到脱落区域，其边界为脱落区域边界，即待修复边界。

利用基于区域生长的半自动标注方法在脱落区域标注具体过程为：

步骤a、手动在脱落区域选定一种子点记为s；