古代寺观壁画病害自动标定与虚拟修复方法研究_曹建芳、李艳飞_9787513064088

本书围绕古代壁画的数字化保护展开研究，以寺观壁画为例，从壁画数据库集群的搭建、病害区域的自动标定、标定缺损区域的虚拟修复以及古代壁画智能修复原型系统的设计与开发等方面进行了探讨和研究，系统的阐述了古代壁画病害自动标定和虚拟修复的关键技术。理论上，对壁画病害区域自动标定和虚拟修复的原理进行了分析，实践上，设计开发了原型系统进行了验证和分析，为各类古代壁画图像的数字化保护提供了新的思路和途径。全书集理论、技术、方法及实践于一体，具有较强的理论性和实践性，反映了当前该领域的*研究成果。本书可作为计算机科学与技术相关专业的本科生及硕士生教材，对相关领域的研究人员和工程技术人员也有很好的参考价值。

寺观壁画是我国重要的文化遗产之一，蕴含着丰富的历史、文化及艺术信息，生动记录了各朝各代、不同民族的社会风貌，在历史、文化及艺术等领域具有非常重要的价值。寺观壁画主要存在于寺庙之内，以墙壁为载体，附着于墙上。历经千年后，大部分壁画已经存在不同程度的褪色、脱落、裂隙、霉变等病害，严重影响了壁画内容。因此，关于壁画的保护，特别是计算机智能处理技术在壁画保护中的应用成为学者们的研究热点。在此背景下，古代壁画数字化传承与保护技术应运而生。它综合了人工智能、计算机视觉、模式识别、心理学和数据库管理等领域的相关知识。对计算机智能信息处理技术在壁画数字化保护中的应用进行分析，旨在解决文化遗产领域传统的人工处理方法存在的问题，建立实用性更强的古代壁画数据库集群、病害自动标定和虚拟修复原型系统。
本书以山西寺观壁画为研究对象，针对对壁画内容影响极大的、损坏较严重的寺观壁画脱落病害展开研究。利用数字图像处理技术，对壁画进行预处理，然后根据脱落区域的特点，提出脱落病害的自动标定与虚拟修复算法，最后完成壁画的虚拟修复，为壁画的实际修复提供了参考。书中首先介绍了数据库集群、负载均衡的相关技术，主要包括MySQL Cluster的特点及体系架构、NDB存储引擎、负载均衡策略、Nginx与Keepalived等，并完成了壁画数据库集群的设计、部署和测试。然后，针对寺观壁画脱落病害的标定问题，将脱落病害分为绘画层脱落和地仗层脱落两类，通过转换颜色空间，分别利用阈值分割和区域生长算法实现了两类脱落病害的自动标定；针对脱落病害的虚拟修复问题，以经典的块修复算法Criminisi算法为基础，通过分析壁画的结构特征，在待修复块优先权的计算中引入了结构张量，在匹配块的匹配准则中引入结构相关因子并使用了局部搜索策略，实现了脱落区域的准确、高效的修复。通过与传统标定、修复算法的对比，验证了本书提出的算法的高效性，同时也获得了较好的标定和修复效果。最后，将本书构建的壁画数据库集群作为数据源，以提出的自动标定与虚拟修复为核心算法，完成了壁画数据管理原型系统的开发。值本书出版之际，我要感谢忻州师范学院计算机系的领导和老师们，在他们的支持、鼓励和帮助下，我顺利地完成了本书的撰写工作！
本书的出版得到了山西省高等学校人文社会科学重点研究基地项目（No.20190130）、山西省自然科学基金（No. 201701D121059）、山西省艺术科学规划课题（No. 2017F06）、忻州市平台和人才专项（No. 20180601）的资助，在此一并表示感谢！
本书中的一部分内容反映了古代壁画智能处理的最新研究成果、研究方法和研究动向，在理论体系和方法上均有创新，构建了古代壁画病害标定和修复关键技术分析的平台。本书可作为计算机应用技术、信息科学、工程技术等专业高年级本科生和研究生的教材，对相关领域的研究人员和工程技术人员也有重要的参考和使用价值。
由于作者才疏学浅，书中疏漏在所难免，恳请各位专家学者批评指正，提出宝贵意见。

曹建芳
2019年8月

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