[发明专利]一种褪变色彩色壁画颜色高保真数字化修复方法

说明书

本发明公开了一种褪变色彩色壁画颜色高保真数字化修复方法，包括依据壁画使用的基础颜料样本、褪变色模拟实验样本和双常数Kubelka‑Munk理论构建的混合颜料样本组成的全面壁画颜料数据库，作为壁画颜料识别的参考依据；获取古代壁画的可见光谱图像；对可见光谱图像进行渲染得到对应的彩色RGB图像；利用深度学习分割模型unet对彩色RGB图像进行精细分割；计算每个子区域的代表性平均光谱反射率，并提取各子区域光谱特征；通过特征匹配方式，对各个子区域进行颜料识别分析；依据颜料识别结果及各个子区域代表性平均光谱反射率，对各个子区域进行颜色高保真修复；通过设置统调参数alpha，实现彩色壁画褪变色模拟再现；最终完成褪变色彩色壁画颜色高保真数字化修复。

技术领域

本发明属于历史文化遗产保护技术领域，具体涉及一种褪变色彩色壁画颜色高保真数字化修复方法。

背景技术

我国拥有大量的艺术品文物，如壁画彩塑、古画、出土服饰、彩绘经卷等，它们是我国古代文明的重要组成部分，这些古代文物蕴含着我国古代政治、经济、文化、科学技术及生产工艺发展等重要历史信息，承载着灿烂文明，传承历史文化，是研究我国古代人文学、社会学、美学以及自然科学的珍贵资源。颜色信息是文物自身历史文化属性表达与传递的重要载体。然而受光照、湿度、微生物和其它自然条件和因素的影响，我国现存的许多彩色文物艺术品都存在着严重的褪变色问题，导致文物偏离其原始外貌，致使其可显现的历史价值信息发生改变、消减或丢失。若不及时采取科学合理的保护措施，将会造成不可挽回的损失。

文物颜色的计算机数字化修复再现，是解决褪变色彩色文物颜色信息改变和丢失的重要科学技术。一方面，数字化修复能够避免针对文物本体修复所造成的二次破坏,并且具有一次修复，永久保真的特性；另外一方面，数字化文物内容资源易于保存和传播。现有文物颜色数字化修复研究工作中，颜色修复主要在设备相关、光源相关的RGB颜色空间执行，但是同一物体在不同的照明环境和成像设备的条件下，所记录的RGB颜色信息存在较大的差异。因此，采用RGB颜色信息难以对物体颜色进行高保真表达，导致当前的颜色修复技术无法对颜色信息进行科学准确的修复。

发明内容

针对以上褪变色壁画颜色修复存在的局限性问题，提出了一种基于光谱的褪变色彩色壁画颜色高保真数字化修复方法。光谱成像技术具有“谱图合一”的优势，本发明利用日趋成熟的光谱成像技术、依据矿物颜料物质与光谱反射率之间关联性以及光谱是物质颜色的“指纹”特性，通过记录物质的光谱数据，即可在任意光源下计算得到其对应的颜色信息，实现颜色的高保真采集、传递和再现。有效地解决了当前修复技术对于褪变色彩色壁画颜色修复的科学性、准确性不足的局限性问题。

本发明的目的是为了解决背景技术中所述问题，提出一种褪变色彩色壁画颜色高保真数字化修复方法。

本发明的技术方案为一种褪变色彩色壁画颜色高保真数字化修复方法，具体包括以下步骤：

步骤1，调研总结古代壁画中的基础颜料种类及壁画创作技法，获得基础颜料，掌握样本制作方法；

步骤2，依据步骤1中获得的壁画基础颜料，进行颜料褪变色模拟实验获得光谱褪变色模型，依据双常数Kubelka-Munk理论，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、褪变色模拟实验获得的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3，获取褪变色彩色壁画的可见光谱图像；

步骤4，对褪变色彩色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5，利用深度学习分割模型unet对渲染得到的褪变色壁画彩色RGB图像进行高精度的分割，得到分割图像，并获得彩色图像各子分区的标记数值；

步骤6，依据褪变色彩色壁画图像各子分区标记及其可见光谱图像，提取每个子区域代表性平均光谱反射率，并对各个子区域的代表性平均光谱反射率进行特征化处理，用于下一步骤中颜料的识别分析；