数字图像修复技术在文物保护中的应用

数字图像修复技术在文物保护中的应用

【摘要】当今信息化的时代，计算机技术的快速发展，极大的促进了社会的进步。文物保护在文艺复兴时期就已经开始，对文物进行修复对当时的修复工作者提出了巨大的技术要求，稍有疏忽便会造成巨大的损失。随着科学技术的进步，数字成像技术逐渐应用到文物保护当中来，许多有价值的文物因此得到保护。本文将重点论述数字图像修复技术在文物保护中的应用，针对数字图像修复文物虚拟图片的概念及意义进行讲述，同时为大家呈现运用数字图像修复技术保护文物的历史和方式方法，最后还将展现这一前沿科技在实际实践当中的运用，展示数字图像修复技术在文物保护当中的巨大作用。

【关键词】数字图像;文物保护;虚拟修复;计算机技术

当今信息化的时代，计算机技术的快速发展，极大的促进了社会的进步。目前，数字图像随处可见，随着数码相机、数字摄像机等设备的发展，越来越多的实体被转化为数字图像，这些图像经过计算机的加工、创造与设计，最后在多种媒体上展示给人们。

同时，文物实体修复的研究和应用已经非常普遍，文物是人类在历史发展过程中遗留下来的产物，它从不同程度上反映了人类社会生活的状态，是人类研究自身文化进步的宝贵遗产。

但是，经过历史的侵蚀，遗留下来的文物并不是所有的都会完整的保留下来，很大一部分信息都会在历史的冲刷中丢失。文物修复贯穿整个文物的研究和交流，经过文物修复可以满足文物研究和保护的需求，也更能满足文物观赏上的视觉要求。文物修复和图像修复存在共性，早期文艺复兴时期艺术品的修复就是运用图像修复对文物进行还原。

当今世界，结合数字图像修复技术，可以将文物领域的修复通过计算机在电脑上实现虚拟修复。这一项应用在国内都处于起步阶段，本文也将首先这一技术概念与意义，方式方法以及技术运用进行一些论述。

一、数字图像文物虚拟修复的概念和意义

“基于数字图像修复技术的文物虚拟修复技术就是针对文物数字图像损失和损坏的部分，利用现存的图像信息，按照一定规则对其进行修补，其目的是恢复已有信息损的图像，使修补后的数字图像接近或者达到原图视觉效果”。[1]我们没有足够的信息能够保证被损毁的部分能够被完整的正确的修复，只能从人类心理这一角度进行完善，提出各种可能的方案来处理这个问题。

在文物领域，由于很多不可抗拒的因素，出土时期的文物不可避免会存在一些物理或者化学上的反应，致使文物无法完整的呈现在我们的面前，文物的缺失和不完整，极大的影响了文物的交流和欣赏。长期以来，文物的修复都是通过文

物工作者手工操作进行，清洗、补色等方式对损毁的文物进行修复，尽力使文物能够以完整的效果展示在大家面前。富有经验的修复师经过手工操作，以自己丰富的经验和感知力对实体进行处理，这种修复方式，文物修复结果一旦完成就基本无法再次修改，正如文艺复兴时期修复美术作品一样，稍有疏忽，这些珍贵的文物丧失巨大的收藏价值，因而这种方式存在巨大的风险。

同时，修复师的个人素养又存在很大的差异，每一个修复师对每一个文物在认知上肯定都会有一定的禅意，因此不同的修复师处理的结果也就会造成文物复原结果上的差异。因此，数字图像文物虚拟修复将极大改变这种状况，借助计算机这一强大的工具，对待修复的文物进行客观评估，对已经数字化的文物进行虚拟的修复，这样可以快速的提出文物修复处理办法，极大的缩短了文物修复的周期，很大程度上预防了修复过程中对文物造成的伤害，尽可能的向人们展示文物的原本面貌。

二、数字图像修复在文物保护中的历史和方法

图像修复技术是一门古老的艺术，欧洲文艺复兴时期最开始使用这一艺术方式，这一技艺为图像处理提供了诸多的便利。当时，人们的手法相对简单，为了已经丢失的或者笨哦损坏的美术作品得以还原，或者保持作品的整体效果，当时的艺术家门凭借自己的丰富的想象力，倾尽自己所学的各种技艺，来填补损坏的部分，使作品得到最大程度的恢复。限于当时的技术条件，文艺复兴时期的图像恢复对象并不是数字图像，他们没有备份，没有撤销，一旦有所疏漏就会使非常珍贵的艺术品得到极大的损坏，限于技术水平的障碍，当时的这种操作具有极大的风险。

早期的图像修复在图像处理过程中具有不可逆性，同时在针对实体的操作又是完全手工操作，因而来完成这项工作的人技术人员必须具有分厂丰富的专业技术，才能保证原有的作品不至于得到致命的损毁。上世纪五六十年代，美国和前苏联在开展空间项目的时候，恶劣的成像环境，仪器巨大的振动，飞行器的不稳定使成像造成不同程度的损坏，在当时的有限的技术条件下，轻微的损坏都可能导致巨大的经济损失，这个时候随着计算机技术的快速发展，数字图像修复技术也就应用而生。为此，美国和前苏联的许多优秀的科研工作者针对图像的还原问题展开了探讨和研究，推动了数字图像处理技术的进步。

“由于Internet网络的诞生，扫描仪、数码相机等的出现，使得数字照片的数量急剧增加，人们迫切希望有一种软件能自动改进他们的照片”[2]。近几年随着数字图像修复技术的发展，一些成熟的技术也逐渐展现在大家的面前，在文物信息缺失的基础上，结合数字图像修复自身的特点，我们将由易到难，逐步完成对文物的修复。

我们首先将运用数字图像采集技术对文物进行基本的分类，完成对各类文物的采集，做成文物最原始的的数字图像。然后，对文物的数字图像中缺失部分进分来，针对不同的种类我们需要采取不同的修复技术来完成数字图像的修复。

接下来，我们将运用数字图像修复算法进行文物虚拟修复实验，以其最大程度的还原文物原貌，找回文物所丢失的信息，使文物在交流中展现出最大的价值。最后我们还将对文物虚拟修复效果进行评估，讨论数字修复后的效果，以便更好的完成对文物实体的修复。

三、数字图像修复在文物保护中的运用

古代人类日常生活中所使用的一些物质材料的丰富性形成了现在复杂而多样的文物形态，金属、泥塑、纸质、木竹，不同的物质材料构成了不同的物质呈现方式，经过各种条件的损毁，不同的文物更是呈现出多种多样的形式保存下来。然而，随着计算机技术的进步，这些问题也不再是问题，运用数字图像修复方式都可以完成对这些缺失文物的修复。我们可以将文物进行分类，再将缺失部分进行分类，从数字的角度对文物伤害的大小进行不同程度的修复。

“一类是基于变分PDE（偏微分方程）模型的算法，这种模型对于破损尺度较小、图像内容有光线延伸的图像，修复效果好，而且修复效率高。另一类是基于样本的图像修复算法，它是基于文理合成算法模型的延伸，对于大块丢失的图像修复效果自然”[3]。在文物修复中，当已经存在的信息不能很好的判断缺失部分，不能够充分的判断出缺失部分的内容时，我们也不能认为的主观去完成这一部分的修复。计算机的虚拟修复就是如此，修复过程中，必须由人给计算机指示，标记处破损文物所需要修复的部位，对于不能判断的则不需要进行标记，这样就避免了计算机会错误的进行修复。

四、结语

数字图像技术是一门应用型非常强的一门前沿学科，在很多领域有着非常广泛的应用。虽然技术已经得到发展，但在当前，这项技术在文物保护中的应用还并未非常完善，在不少方面还存在着进步的地方。

例如，文物修复时，文物修复后的效果图我们是看不到的，如果能够在修复前看到这一效果图，将会极大的促进文物修复师工作技能的提高。因此，笔者认为这一前沿科技可以随着社会需求的不断变化强化自己的功能，满足文物保护的各项需求，为人民呈现更具欣赏价值的历史文物。

参考文献

[1]王展.数字图像修复技术在文物领域的应用展望[J].文博，2012（3）.

[2]张红英.数字图像修复技术的研究和应用[D].电子科技大学，2006.

[3]王展.数字图像修复技术在文物领域的应用展望[J].文博，2012（3）.