文物图像复原实现技术探析

文物图像复原实现模块根据文物图像的损伤类型进行分类修复，主要分为色彩修复、裂痕修复和字迹修复3个主要部分，下面进行详细介绍。

6.5.4.1　色彩修复

文物图像的色彩会随着时间的流逝褪色失真，本部分将通过维纳滤波复原方法、基于histeq的简单色彩复原方法和基于Retinex理论的色彩复原方法对文物图像进行色彩修复，下面对这3种方法展开详细介绍。

1)维纳滤波复原

维纳滤波复原原理见6.3.2节，此处仅展示复原效果对比图，维纳滤波复原前后效果对比图如图6－30所示，由图可知，原图像明显模糊且不易识别、颜色杂乱，经维纳滤波复原后的图像色彩清晰，更加具有视觉美感。

2)基于histeq的简单色彩复原

图6－30　复原效果对比图1(附彩插)

(a)原图；(b)维纳滤波复原图

基于histeq的简单色彩复原是对图像进行均衡化，原理上是使图像像素值进行重新分布，使一定图像区域中的像素值数量大致相等，从而减小区域间的差异。其调用公式如式(6－46)和式(6－47)所示。

式中:m——原图像；

n——指定直方图均衡化后的灰度级数；

f——复原后的图像；

F——变换矩阵。

本次在图像饱和度和亮度、RGB的每个通道、YCbCr(Y为颜色的亮度成分、Cb为蓝色浓度偏移量成分、Cr为红色浓度偏移量成分)的亮度处理上运用了该函数，并进行相关的探索。复原效果如图6－31所示，由图可知，经处理后的图像与原图像相比，更清晰且色彩相对饱满，其中以对亮度和饱和度进行处理得到的图像色彩最为饱满。

图6－31　复原效果对比图2(附彩插)

(a)原图；(b)对亮度和饱和度处理效果图；(c)对RGB每个通道处理效果图；(d)对YCbCr亮度处理效果图

3)基于Retinex理论的色彩复原

Retinex理论是色觉计算理论，Retinex理论认为物体的颜色显现取决于物体本身对光线的反射能力，与光的不均匀照射无关。换句话说，Retinex理论认为物体在任何时候其色感恒常，这也是与传统方法不同的地方。本次运用的方法是MSRCR，它是Retinex理论的方法之一，MSRCR不仅能增强图像的对比度，还能恢复图像色彩，降低图像中的色彩污染。MSRCR原理如式(6－48)～式(6－50)所示。

式中:Ii(x，y)——第i个通道的图像；

Ci——第i个通道的彩色恢复因子；

f(　)——颜色空间的映射函数；(www.xing528.com)

β——增益常数；

α——非线性强度。

MSRCR算法利用彩色恢复因子C，调节3个通道颜色的比例，凸显暗区的信息，消除图像色彩失真的缺陷，处理后会有较好的视觉效果，但其存在像素为负值的情况，所以处理后需将图像像素值转换为实数域后，再对图像采取相关方法进行修正。复原结果如图6－32所示，由图可知，复原后的图像色彩更加清晰且饱满。

图6－32　复原效果对比图3(附彩插)

(a)原图；(b)复原图

6.5.4.2　裂痕修复

文物图像保存时间久且在此过程中会发生很多保存不当的事件，如文物纸张等会存在不同程度的折损、裂痕等，本小节将针对此问题通过盲解卷积方法和基于图像纹理自适应复原方法展开对文物图像的裂痕修复，下面对这两种方法展开详细介绍。

1)盲解卷积

盲解卷积可在预先不知道退化模型的情况下对图像进行复原，用最大相似算法对图像解卷积，返回退化函数，并返回复原图像。本次实验中首先对图像进行腐蚀膨胀处理，以消除图像中的小污点，然后采用盲解卷积进行图像处理，复原效果如图6－33所示。由图可见，原始图像中有一条明显的裂纹，并且图像边缘不清晰，经复原处理后的图像中的裂痕不再明显，且图像中人物的边缘变得更加清晰。但该方法仅适用于小面积的裂痕修复，对大面积的缺损图像的处理并不能达到良好的效果。

图6－33　复原效果对比图4(附彩插)

(a)原图；(b)复原图

2)基于图像纹理自适应复原

对于裂痕图像的复原，另一种方法是基于原图像的纹理快速合成自适应型的复原方法，该方法主要是通过图像缺失部分的边缘像素点来判断如何将缺损区域进行复原，由外而内直到所有像素点都填充完毕的过程。同样地，在图像复原之前，首先对原图像进行腐蚀膨胀处理，复原效果对比如图6－34所示。

图6－34　复原效果对比图5(附彩插)

(a)原图；(b)复原图

从复原的效果可以看出该复原方法可以在一定程度上对缺损的区域进行修复，但是复原的效果不是很明显，同时可观察到该复原方法还能将图像色彩进行增强，但也可能会出现图像部分失真的现象。

6.5.4.3　字迹修复

古老的文物字画等由于年代久远且保存过程又不尽完善，因此可能存在影响人们视觉观感的斑斑点点，使得字画的正常观赏受阻。本次对文物图像中的字迹复原采用先腐蚀后膨胀的方法进行，目的在于消除图像中多余且有碍视觉体验的干扰点，图像复原效果对比如图6－35所示。由图可知，采用本小节方法复原后的图像中的干扰点淡化或消失，字迹变得更加清晰，视觉效果更佳。

图6－35　复原效果对比图

(a)原图；(b)复原图

本小节的目标是完成文物图像的字迹复原，但并没有使用经典的图像复原方法，而是采用简单的图像基本操作完成，这就启发读者，学习需要融会贯通，学习理论知识的最终目的在于理解运用，解决实际问题。