文物保护中数字图像修复技术的应用

摘要：信息技术时代下，数字图像修复技术顺势而生，在文物保护中应用数字图像修复技术，有利于高度还原文物图像内容，这对文化遗产留存、文明传承有重要意义。本文首先介绍数字图像修复技术定义和特点，然后分析当前文物数字化保护现状，以及数字图像修复技术应用意义，最后重点探究文物保护中数字图像修复技术应用路径。旨在为相关人员提供参考，促进数字图像修复技术与文物保护实践有机结合。

关键词：文物保护;数字图像修复技术;应用分析

近年来，数字图像修复活动如火如荼得开展，文物信息修复期间，数字修复技术十分可行。借助网络信息化技术及先进硬件设备，解决信息缺损、图像消退等问题，大大提高复原有效性，使文物在文化传播、历史见证中的功能作用全面发挥，真正优化文物保护效果。由此可見，分析文物保护中数字图像修复技术的具体应用，其现实性意义不言而喻。

●   数字图像修复技术基本介绍

1.1定义

数字图像修复技术指的是，借助现代化技术修复数字图像，并对信息缺失、信息内容不清晰等问题系列化处理。其中，K-均值聚类算法、偏微分方程式算法，以及关键技术（以变分PDE模型和纹理合成为基础的图像修复技术）在其中起到至关重要的作用。二十一世纪初期，数字图像修复思想萌发，这为图像数字化修复实践给予指导，随着技术不断升级、创新，数字图像修复效果全面优化，这对社会持续发展提供推动力。

1.2特点

第一，应用广泛性。无论是中国市场，还是外国市场，数字图像修复技术均占有较高的市场份额，当技术功能丰富化，则数字图像修复技术用户群会逐渐扩大，这对技术大范围推广有促进作用。第二，检测自动性。工作人员操控此项技术，经扫描实现自动检测，进而确定待修复区域、定位修复目标，为数字化修复模式启动做足准备工作。正是因为数字图像修复技术实用性较强，且功能丰富，所以能够用来保护文物，为文化遗产传承提供可靠的技术支撑。

●   文物保护中数字图像修复技术应用的必要性

2.1文物保护现状

文物是文化遗产的重要组成部分，文物不仅具有收藏价值，而且在优秀文化传承、历史文明见证中起到载体作用。随着时间流逝，文物印记湮灭现象普遍化，这在一定程度上增加了文物保护难度，不利于文化的完整传承，以及人类文明的延续，并且文化事业发展举步维艰。文物领域存在较多影响因素，如理化反应破坏文物整体状态、人为操作不当导致文物损毁等。即便文物修复操作逐步落实，但整体修复效果不尽如人意，以修复师手工修复为例，由于此项工作对技术精湛度提出较高要求，所以修复师应在技能方面深入钻进，逐渐提升自身技术水平，并且修复师还要保持认真态度，集精湛技术、钻研精神、认真态度、耐力于一体，将修复操作失误率降到最低，否则，文物收藏价值无法保证。除此之外，修复师综合素养、文化认知水平高低不等，所以文物复原情况不能一概而论，从总体来看，人工修复文物法的误差存在是既定事实。

2.2数字图像修复技术应用意义

随着计算机技术快速发展，社会信息化进程相应加快，以数字图像修复技术为切入点，这项技术在先进技术辅助下，逐渐提高实用性和有效性。以传统图像处理方式相比，数字化图像载体主要是计算机、软硬件，然而传统图像呈现载体是纸张或胶片。从载体自身特征来看，纸张、胶片的存储要求较高，一旦环境温度、湿度不达标，或者受外力影响，极易影响图像信息完整性，难以优化图像修复效果。如今，数字化图像普遍存在，同时，信息存储方式相应改变，这为数字图像修复技术灵活应用起到铺垫作用。文物保护过程中，借助数字图像文物虚拟修复技术实现这一目的，具体来说，借助计算机工具，对待修复的文物客观评估，工作人员根据评估结果获知文物修复的可行性措施。当文物修复活动稳健推进，能够缩短文物修复时间，还能预防修复期间存在的负面影响，真正加快文物复原进程，将文物综合价值最大化发挥。

●   文物保护中数字图像修复技术应用路径

之所以图像修复技术能成为文物保护的有效路径，主要是因为该技术与文物修复存在一致性目标，且修复原理大体相同。当计算机虚拟模块功能启动，无需像修复师那样手动操作，而是通过计算机建模、精准修复，通过全过程控制变动因素来减少误差，实现高效率、高质量修复目的。

3.1相关注意事项

数字图像修复期间，修复人员应保持严谨态度，并注意影响因素的精准包括，确保文物保护活动又好又快推进。具体来说，修复人员事前获取文物信息，通过网络资料搜集、实地走访、专家访谈等方式确定文物质地，并对文物进行类别划分。在这一过程中，数字图像采集技术能够提取价值信息，进而得知文物损毁原因，为修复方案针对性制定提供依据。为高效、便捷完成数字图像修复文物任务，务必在丢失、损坏部位专项分析数字图像信息，为文物复原提供可靠的信息支持，从而缩短文物恢复进程，将文化保护效用最大化。除此之外，灵活切换修复技术，在多种技术协调协配下，顺利进行文物复原。

3.2虚拟修复技术

文物修复师主要借助虚拟技术，以及辅助的计算机技术获取图像信息，并对缺损部位进行信息填充，确保填充、处理的图像能够达到高度还原要求，同时，视觉效果良好。在此期间，修复人员通过联用多种技术进行图像复原，这既考验技术人员的技能水平，又对心理、视觉等方面的协同配合能力提出较高标准，确保数字图像修复文物效果达到预期，最终为文物保护实践奠定良好基础。数字图像虚拟修复技术属于新兴产物，为充分发挥技术优势，应客观掌握文物修复需求，并综合分析文物特点，由易到难、由简到繁地复原图像。立足文物修复的实际需求，很多出土文物、存世文物普遍存在病害，即便病害类型不同，如裂缝、霉变、褪色等，这不仅会影响文物观赏价值，还不利于文物研究工作的深入开展。为缩短文物复原时间，使复原效果整体优化，计算机虚拟修复技术具有实用性和必要性。计算机虚拟修复技术应用原理总结为：客观评估待修复文物、数字图像，借助偏微分力程理论、统计学原理建立预测模型，同时，估算未知区域，尽快制定文物修复方案，使文物修复工作在短时间内优质完成。

3.3有效算法具体应用

对于K-均值聚类算法，文物修复人员基于中心点确认，专项处理图像缺毁问题。这一算法应用步骤：确定给定类数K→以集方式表达数学函数→定位图像中心点→划分集的类别→划分各类数据→函数公式运算得出函数结果→获得修复图像。对于元启发式算法，通过聚类、发现、开发、勘探环节实现聚類中心的全局搜索，并动态优化计算流程，获得最终结果。与上述K-均值聚类算法相比，这一算法具有精度高、时间短、质量优化、稳定性强等优点。对于偏微分方程式算法，基于能量和数学模型评估待修复图像，并利用热传导方程式分析函数变量，最终总结因灰度值变化规律，使数字图像修复工作稳步推进。

3.4案例分析及技术应用前景展望

西安碑林博物馆中部分文物外观损毁，无论是为了保护文物自身价值，还是捍卫碑林博物馆文化阵地，都要秉持复原如初原则。针对清雅石雕复原时，利用计算机技术构建PDE修复模型，并精准计算裂痕数据，通过四周像素数值填补缺失的像素数值，逐步复原缺失的信息，最终从视觉层面精细化修复。又如，修复明代泥塑普贤菩萨图像时，考虑到图像色彩一致性、气息浑然一体性，构建样本图像修复模型，将图像复原工作落实到细节，最终泥塑普贤菩萨图像视觉效果能够达到预期要求。

随着文物信息传播活动的持续推进，数字化文物图像修复技术向功能性、多样化发展，这能为文物保护提供技术层面支持，取得文物保护的良好效果。文物实体修复期间，大力培养创新型技术人才，以便为文物保护工作储备丰富的人才资源。放眼长远，文物领域灵活运用数字化技术，使文物研究工作深入推进，为文物数字信息交流与传播奠定良好基础。

综上所述，文化遗产保护的过程中，应有效运用数字图像修复技术。为优化数字图像修复技术在文物保护中的应用效果，既要注意技术应用的相关事项，又要灵活运用虚拟修复技术、有效算法，通过案例分析的方式大范围推广数字图像修复技术。由于历史文物保护要求逐渐提高，所以要与时俱进创新数字图像修复技术，尽可能丰富数字图像修复技术应用经验，使文物保护水平提升到新高度。

（作者简介：陈根翠，单位：尉氏县文物保护管理所，助理馆员，研究方向：文物保护）

参考文献

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