數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護(hù)的應(yīng)用

導(dǎo)語(yǔ)：數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護(hù)的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在信息技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛的今天，文物保護(hù)也需要求新求變。而應(yīng)用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)，可以在文物保護(hù)中還原清晰圖像及內(nèi)容，有利于優(yōu)秀傳統(tǒng)文化存留與傳承。文章針對(duì)數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并對(duì)數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護(hù)中應(yīng)用進(jìn)行分析，旨在提高文物保護(hù)水平，還原真實(shí)歷史，為傳承我國(guó)優(yōu)秀文化提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像修復(fù)；文物保護(hù)；應(yīng)用

作為人類活動(dòng)與文化的重要產(chǎn)物，文物對(duì)于文化傳承、遺產(chǎn)留存具有重要意義。但是在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，因?yàn)榧夹g(shù)有限，所以許多珍貴文物不僅難以有效保存，還會(huì)因?yàn)橄嚓P(guān)人員操作不當(dāng)，加快文物損壞速度。而在信息化時(shí)代，在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展下，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)進(jìn)入文物保護(hù)領(lǐng)域中。利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)可以提高文物復(fù)原效果，對(duì)于文物保護(hù)具有重要意義。

1數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)概述

作為利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字技術(shù)，對(duì)以往數(shù)字圖像進(jìn)行信息數(shù)據(jù)修復(fù)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)基于過(guò)去數(shù)字圖像在處理、壓縮過(guò)程中出現(xiàn)局部信息缺失的問(wèn)題，對(duì)待修復(fù)物體進(jìn)行專項(xiàng)修復(fù)。在獲取圖像的過(guò)程中，會(huì)受到外界或數(shù)據(jù)信息傳遞影響，造成圖像部分或全部區(qū)域出現(xiàn)質(zhì)量退化問(wèn)題。數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)將質(zhì)量退化區(qū)域進(jìn)行噪聲去除，同時(shí)降低區(qū)域圖像清晰度，利用濾波或參數(shù)等手段分析圖像數(shù)據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)集合模型，完成圖像修復(fù)工作①。目前常用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)主要有基于變分PDE（Partial…Differential…Equation）圖像修復(fù)技術(shù)，與基于快紋理合成圖像補(bǔ)全技術(shù)。數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛，應(yīng)用趨勢(shì)也從數(shù)字圖像破損區(qū)域自動(dòng)識(shí)別，向信息缺失自動(dòng)處理與修復(fù)方向發(fā)展。在各類計(jì)算機(jī)軟件逐漸普及的環(huán)境下，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)也逐漸以智能化、簡(jiǎn)易化為主要發(fā)展趨勢(shì)。而文物保護(hù)工作有對(duì)圖像處理的需求，所以在文物保護(hù)方面，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)能夠得到更為精準(zhǔn)的應(yīng)用。

2數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護(hù)應(yīng)用中的意義

2.1文物保護(hù)現(xiàn)狀

作為文化遺產(chǎn)的重要組成內(nèi)容，文物具備較高的收藏價(jià)值，還可以在文化傳統(tǒng)、歷史見(jiàn)證等方面起到載體作用。研究人員可以通過(guò)研究文物，分析歷史發(fā)展，在完善人類發(fā)展史方面具有較高的參考價(jià)值。但是因?yàn)楸４娌划?dāng)或許多文物在搬運(yùn)、保護(hù)等操作不規(guī)范時(shí)，會(huì)出現(xiàn)文物損壞問(wèn)題，對(duì)于完整傳承優(yōu)秀文化，研究人類文明發(fā)展與更迭等都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。文物損壞也會(huì)對(duì)文化事業(yè)發(fā)展造成負(fù)面影響，降低文化可信度與真實(shí)性。但是文物保護(hù)也會(huì)受到多種因素影響，如理化反應(yīng)、操作不當(dāng)?shù)龋紭O易造成文物損毀，造成巨大經(jīng)濟(jì)與文化損失②。尤其是文物修復(fù)主要以人工修復(fù)文物，需要從業(yè)人員擁有極高的專業(yè)技術(shù)，還需要有耐心、細(xì)心，導(dǎo)致文物修復(fù)無(wú)法量產(chǎn)化。但是文物修復(fù)領(lǐng)域極廣，僅憑借人工修復(fù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足文物修復(fù)的實(shí)際需求。尤其是從事文物修復(fù)的工作人員，專業(yè)素質(zhì)無(wú)法采用制式考核，導(dǎo)致專業(yè)素質(zhì)水平差異較大，難以對(duì)文物修復(fù)做到精準(zhǔn)處理，人工修復(fù)方法會(huì)不可避免對(duì)文物造成損傷，這也是為什么文物保護(hù)需求技術(shù)更迭，尋求新方法、新手段進(jìn)行文物保護(hù)。但是因?yàn)槲奈锉Ｗo(hù)存在一定技術(shù)門(mén)檻，即使在過(guò)去計(jì)算機(jī)快速發(fā)展，各行各業(yè)都得到了不同程度的技術(shù)支撐，讓原有工作迸發(fā)出新活力，文物保護(hù)領(lǐng)域仍因缺少相契合的技術(shù)手段，長(zhǎng)時(shí)間陷入技術(shù)停滯狀態(tài)。

2.2數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)應(yīng)用意義

在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)下，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的實(shí)用價(jià)值與修復(fù)效果逐漸被社會(huì)認(rèn)可。相較于傳統(tǒng)圖像處理，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)與相應(yīng)軟件、硬件作為技術(shù)載體，比紙張或膠片載體在保存方面更簡(jiǎn)單，圖像內(nèi)容可以得到有效保護(hù)。如果保存環(huán)境溫度與濕度過(guò)高，紙張與膠片對(duì)于圖像保存質(zhì)量會(huì)大幅度下降，無(wú)法有效保證信息完整性，圖像存儲(chǔ)與使用上比數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)更麻煩。在文物保護(hù)工作中，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)，對(duì)需要修復(fù)文物進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)采集，給出公正客觀的信息評(píng)價(jià)。技術(shù)人員可以利用評(píng)價(jià)結(jié)果選擇文物修復(fù)最佳方式，縮減文物修復(fù)所需時(shí)間，提高修復(fù)工作的效率與質(zhì)量。對(duì)于文物修復(fù)中可能會(huì)受到的負(fù)面影響，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)也能提供一定的抗感染能力，避免文物修復(fù)受到嚴(yán)重影響，提高文物綜合利用價(jià)值。數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)也為文物保護(hù)提供全新思路，并不局限于文物修復(fù)從業(yè)人員從業(yè)經(jīng)驗(yàn)與個(gè)人藝術(shù)素質(zhì)，對(duì)文物修復(fù)方法與技術(shù)選擇、應(yīng)用，而是以大量同類型文物數(shù)據(jù)信息作為參考，隔離文物的損毀部分，將文物完整部分與文物數(shù)據(jù)信息相匹配，以文物損毀原因加入考察因素，重新審視文物修復(fù)工作。在修復(fù)作業(yè)中規(guī)避經(jīng)驗(yàn)主義，以實(shí)際數(shù)據(jù)為修復(fù)依據(jù)，完整呈現(xiàn)文物真實(shí)面貌，為恢復(fù)歷史文化、研究文物技術(shù)提供更加真實(shí)的依據(jù)。

3數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護(hù)中的發(fā)展歷史

圖像修復(fù)技術(shù)在歐洲文藝復(fù)興時(shí)期就已經(jīng)有應(yīng)用雛形，但是大多是藝術(shù)家在保持原圖像完整時(shí)，對(duì)藝術(shù)作品損壞部位進(jìn)行二次創(chuàng)作，使藝術(shù)作品恢復(fù)“原樣”。但是受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)手段，文藝復(fù)興時(shí)圖像修復(fù)需要由專業(yè)藝術(shù)家處理，且極容易對(duì)珍貴藝術(shù)作品產(chǎn)生二次損傷。而在工業(yè)時(shí)代，世界格局發(fā)生改變之后，圖像修復(fù)技術(shù)也伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生技術(shù)方面的革新。在美國(guó)與蘇聯(lián)競(jìng)相開(kāi)展空間項(xiàng)目作業(yè)時(shí)，因?yàn)橛钪婵臻g成像條件不佳，加上儀器與飛行器會(huì)對(duì)成像效果造成不同程度的損壞，需要使用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行修復(fù)，加快數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)更新?lián)Q代，但是也需要專業(yè)技術(shù)較強(qiáng)的技術(shù)人員操作，保障數(shù)據(jù)信息的安全性①。在如今互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，掃描儀等設(shè)備及數(shù)字技術(shù)更新，數(shù)字信息數(shù)量以海量形式爆發(fā)，人們急需一種計(jì)算機(jī)技術(shù)處理照片信息。在這種需求背景下，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)從概念到實(shí)際應(yīng)用，再到快速發(fā)展，迅速完成技術(shù)更迭。而文物保護(hù)需要穩(wěn)定有效的技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行高質(zhì)量修復(fù)，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)與文物保護(hù)融合也逐漸加深。兩者相互促進(jìn)、相互融合，提高數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的精準(zhǔn)度，提高文物保護(hù)質(zhì)量。

4數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用

4.1基于數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的文物虛擬修復(fù)技術(shù)

在文物保護(hù)工作中，將現(xiàn)有計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)相融合，構(gòu)建虛擬數(shù)據(jù)信息，完成對(duì)現(xiàn)存圖像的提取與修復(fù)工作，從而達(dá)到修復(fù)圖像滿足視覺(jué)需求，恢復(fù)圖像原有視覺(jué)效果的目的。圖像修復(fù)是針對(duì)圖像信息損失，采用科學(xué)技術(shù)對(duì)損失區(qū)域進(jìn)行虛擬修復(fù)，對(duì)需要修復(fù)的圖像的周邊區(qū)域進(jìn)行圖像預(yù)估，并借助專業(yè)人員從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)待修復(fù)區(qū)域進(jìn)行技術(shù)模擬，尋找適合的修復(fù)方案，達(dá)到恢復(fù)圖像原有狀態(tài)的目的。而在文物保護(hù)領(lǐng)域，因?yàn)闅v史、環(huán)境等多種因素影響，導(dǎo)致現(xiàn)有出土或保留文物存在霉變、裂縫等多種病害。這不僅對(duì)文物欣賞造成一定障礙，對(duì)于研究文物相關(guān)信息也會(huì)造成信息丟失、研究方向誤導(dǎo)等多種問(wèn)題。在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，都是利用清洗、補(bǔ)色等手段修復(fù)文物，力求維持作品完整度②。文物修復(fù)從業(yè)人員利用豐富的修復(fù)經(jīng)驗(yàn)、藝術(shù)鑒賞經(jīng)驗(yàn)，直接在文物本體進(jìn)行修復(fù)。這種方法不僅需要從業(yè)人員有較高藝術(shù)水平，也需要扎實(shí)的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，不同從業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)會(huì)造成文物修復(fù)效果存在巨大差異。而利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)，可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)待修復(fù)文物進(jìn)行數(shù)據(jù)信息分析，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)等多種學(xué)科技術(shù)原理，構(gòu)建完成文物預(yù)測(cè)模型，并使用已有圖像數(shù)據(jù)估算殘缺圖像區(qū)域，達(dá)到文物數(shù)字圖像虛擬修復(fù)，能夠縮短原本耗時(shí)較長(zhǎng)的文物修復(fù)工作周期，并避免人工修復(fù)出現(xiàn)失誤，對(duì)文物產(chǎn)生更為嚴(yán)重的二次損傷。

4.2基于數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的文物虛擬修復(fù)技術(shù)路線

雖然數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護(hù)方面應(yīng)用時(shí)間較晚，但是因?yàn)樽陨泶嬖诘惋L(fēng)險(xiǎn)、低成本消耗，修復(fù)效果甚至比部分文物修復(fù)從業(yè)人員還要好的優(yōu)良特性，得到了文物保護(hù)從業(yè)人員的專業(yè)認(rèn)可，在文物保護(hù)領(lǐng)域被廣泛接受。而基于數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的文物虛擬修復(fù)技術(shù)路線，主要有以下幾個(gè)：將待修復(fù)文物放置在數(shù)據(jù)采集的裝置上，預(yù)先對(duì)待修復(fù)文物基本類型進(jìn)行劃分，例如瓷器、金屬制品等，再?gòu)南鄳?yīng)分類中根據(jù)文物年代、時(shí)期等特征設(shè)置為搜索關(guān)鍵詞，尋找類似文物數(shù)據(jù)，完成文物虛擬數(shù)字圖像基本資料數(shù)據(jù)采集。應(yīng)用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)，構(gòu)建完整的文物數(shù)字圖像，提取沒(méi)有被人為或自然影響的完好部分，將圖像信息存在缺陷、破壞的部分隔離③。利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)算法，使用有基于變分PDE圖像修復(fù)技術(shù)，或基于快紋理合成圖像補(bǔ)全技術(shù)，對(duì)文物進(jìn)行虛擬修補(bǔ)，使虛擬數(shù)據(jù)構(gòu)建完成內(nèi)容，呈現(xiàn)文物的完整狀態(tài)。最后對(duì)文物虛擬修復(fù)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并將其作為文物實(shí)際修復(fù)使用，對(duì)文化與藝術(shù)價(jià)值進(jìn)行分析，進(jìn)行后續(xù)工作內(nèi)容。

4.3案例分析

在2001年被炸毀的阿富汗巴米揚(yáng)大佛，德國(guó)修復(fù)團(tuán)隊(duì)收集了巴米亞大佛的殘留石塊，利用數(shù)字圖像修復(fù)，對(duì)佛像重新進(jìn)行測(cè)繪工作，以虛擬數(shù)字模型方式重塑佛像。而由我國(guó)北京大學(xué)與美國(guó)芝加哥大學(xué)、美國(guó)華盛頓特區(qū)賽克勒博物館，收集了響堂山石窟佛像斷手、斷腳，將其與博物館現(xiàn)存佛像進(jìn)行對(duì)比，利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)對(duì)佛像各個(gè)部件進(jìn)行拼接，成為目前文物保護(hù)主流方式，即以部分實(shí)物對(duì)照完整實(shí)物，利用數(shù)字信息補(bǔ)全文物全部?jī)?nèi)容。2002年大都會(huì)博物館亞當(dāng)像摔碎，技術(shù)人員利用數(shù)字化技術(shù)掃描了所有碎片，并利用三維顯像方式對(duì)大理石雕像重新進(jìn)行受力分析，使用數(shù)字圖像修復(fù)及其他技術(shù)，在12年后的2014年，再次展出了完整的亞當(dāng)像。另外，大都會(huì)博物館還將修復(fù)全過(guò)程整理為技術(shù)文檔，是目前文物修復(fù)最具有影響效果的經(jīng)典案例。

4.4修復(fù)工作注意事項(xiàng)

在數(shù)字圖像修復(fù)過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)該保持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，判斷可能會(huì)影響文物修復(fù)的各種因素，采用適當(dāng)手段進(jìn)行規(guī)避，保障文物保護(hù)工作穩(wěn)步落實(shí)。在修復(fù)工作開(kāi)展前，需要從網(wǎng)絡(luò)收集文物相關(guān)信息，也可以與行業(yè)專家交流，明確文物類別、年代等信息以及文物性質(zhì)①。并且，文物損毀原因也要查明，方便數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)精準(zhǔn)判斷修復(fù)方式，為快速完成文物修復(fù)工作提供有力保障。而圖像丟失或損毀部分，一定要根據(jù)文物完整部分，或同類型文物的相關(guān)信息，進(jìn)行細(xì)致的文物修復(fù)工作，增強(qiáng)提高文物保護(hù)效果，避免文物修復(fù)出現(xiàn)不契合問(wèn)題。在文物修復(fù)階段，也要對(duì)多種技術(shù)靈活應(yīng)用，整合多種修復(fù)技術(shù)，幫助文物復(fù)原工作穩(wěn)步落實(shí)。

4.5應(yīng)用前景

當(dāng)前數(shù)字圖像修復(fù)從電子商務(wù)到社交網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)融入社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。在文物保護(hù)領(lǐng)域，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)對(duì)殘缺文物進(jìn)行修復(fù)是未來(lái)文物保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)。而且，近些年數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物信息數(shù)據(jù)采集、處理等方面累積了大量技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，相應(yīng)處理算法也趨近完善，傳統(tǒng)人工修復(fù)技術(shù)不足問(wèn)題，可以得到有效彌補(bǔ)。針對(duì)文物殘缺部分，通過(guò)相關(guān)素材采集整體，以文物現(xiàn)存的部分，構(gòu)建貼近實(shí)際情況的完成部分。另外，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的指令算法也在智能化發(fā)展方向得到技術(shù)突破，未來(lái)文物保護(hù)中文物修復(fù)這一領(lǐng)域，將會(huì)以高效、高質(zhì)量的形式呈現(xiàn)。

5結(jié)論

在文物保護(hù)方面，要注重科學(xué)技術(shù)與文化保護(hù)工作的契合性。雖然數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)目前具有較好的修復(fù)效果，可以提高文物修復(fù)效率，但是并不意味著相關(guān)從業(yè)人員可以滿足現(xiàn)狀，暫緩技術(shù)研發(fā)工作。文物修復(fù)從業(yè)人員應(yīng)當(dāng)在積累修復(fù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，尋找其他應(yīng)用手段，推動(dòng)文物保護(hù)以高新科技為載體，提高文物保護(hù)水平，從而全面提升文物修復(fù)質(zhì)量。

作者：馬貢喆 單位：承德避暑山莊及周?chē)聫R景區(qū)服務(wù)中心