淺談文物保護中數字圖像修復技術的應用

周福波

（濟南市博物館，山東 濟南 250014）

引言

隨著人們物質生活水平的不斷提高，我國越來越重視文物的積極作用，并不斷加大保護和管理力度，來提升我國文物保護修復水平，使其更好地發揮其教育意義。文物由于距今年代較為久遠，其很容易受到外界環境變化影響，給保護和修復工作增加了較大的難度。隨著科學技術水平的提高，在開展文物保護的過程中，很多地區開始應用數字圖像修復技術，取得了較為明顯的效果。

一、數字圖像修復技術內涵

1.數字圖像修復技術定義

近年來，數字圖像修復技術在各個領域之中應用十分普遍，其利用最新科學技術來對信息和圖像出現缺損或者消退的情況進行修復，修復效率較高，修復效果較好。在數字圖像修復技術中，偏微分方程式計算法和K-均值聚類算法在其中運用較多，對于修復起到至關重要的作用。數字圖像修復技術起源于21世紀初期，隨著科學技術的不斷發展，各類先進修復技術不斷涌現，修復效果不斷得到優化，極大地提升了當下文物保護和修復水平，有著極為重要的應用價值[1]。

2.數字圖像修復技術特點

2.1 廣泛性

在當下，無論是中國還是外國，文物保護和修復工作都是一項極為重要的工作，數字圖像修復技術應用也十分廣泛。且隨著近年來經濟水平的不斷提高以及科學技術水平的進步，數字圖像修復技術水平也得到了全面的提升，更進一步地促使其廣泛推廣應用。

2.2 自動性

數字圖像修復技術由于采用計算機科學技術，從檢測文物毀損程度起即實現自動化操作，可自動對文物進行掃描檢測，來確定其受損面積和位置，從而方便技術工人有針對性地制定修復方案，為接下來的修復工作打下堅實的基礎。以故宮對《蔣懋德山水圖貼落》修復為例，其保存狀況極差，修復起來難度較高。因此，在開展修復的過程中，工作人員利用數字圖像修復技術中的無損傷勘查技術和多光譜檢測分析等技術手段，利用透光攝影技術對文物的損傷部位進行精準定位掃描，來確定其中的病害分布位置，并利用多角度攝影技術來建立起三維病害模型，從而制定出科學的修復方案，最終成功復原出這一故宮面積最大的帖落，完全恢復了其歷史風貌，修復效果極好[2]。

二、文物保護中數字圖像修復技術的重要作用

1.文物保護現狀

文物的保護和修復專業性較強，難度較大，對專業水平要求較高，很多文物由于保護不善，出現大量毀損，給修復增加了較大的難度。在開展修復的過程中，對于修復人員的專業水平要求極高，很多時候為提升修復效果，依舊采用傳統人工修復，這就對修復人員的技術水平提出極大的要求。當下，很多地區缺乏專業文物保護和修復人員，一定程度上制約了文物保護和修復工作的順利開展[3]。

文物修復和保護相關管理制度不健全。文物保護修復和管理是一項專業性極強的工作，需要有健全的制度來保障其順利實施。但在實際開展工作時，盡管國家已經出臺系列有關于文物保護的相關條例和法律法規，但落實到實際工作中，很多地區相關部門并沒有根據自身實際情況來健全符合地方文物保護和管理的各項制度，在實際工作中存在一系列漏洞，極為容易被不法分子所利用，給文物保護遺留下一定的安全隱患。

2.文物保護中數字圖像修復技術的重要作用

當下，計算機科學技術有了長足的發展和進步，信息化不斷普及，而在文物保護和修復的過程中，數字圖像修復技術也越來越多地被應用到實際工作過程中，且隨著廣泛應用，推動了數字圖像技術的不斷完善和優化，提升了修復效率，提升了我國文物保護水平。近年來，各種文物類紀錄片也在不斷涌現，尤其是2017年央視和故宮博物院聯手打造的《我在故宮修文物》全面的展示了文物修復過程，提升了人們對于文物修復這一領域的關注度，推動了保護和修復工作的不斷進行。

在傳統圖像的呈現和處理方式上，載體較為單一，以膠片或者紙張為主，對于保管條件要求較高，一旦周圍環境溫度和濕度出現變化，或者受到外力作用影響，會對載體造成極大的傷害，破壞其信息的完整度，更給修復工作帶來了極大的難度，修復效率不高。而隨著科學技術的發展，數字圖像越來越廣泛地被應用到各個領域之中，給信息的保存提供了更多載體，提升了信息的保管效率。而在文物保護和修復過程中，引入數字圖像虛擬修復技術來極大地提升修復效率。其可對需要修復的文物進行全面分析評估，對文物進行虛擬建模，來制定科學的修復方案，減少修復過程中出現的誤差，促進文物修復的順利進行[4]。

三、文物保護中數字圖像修復技術的應用策略

1.虛擬修復技術

在文物保護過程中引入數字圖像修復技術，可促進文物修復工作的順利進行。在實際應用過程中，虛擬修復技術應用十分廣泛。工作人員可利用虛擬技術獲取文物各項信息，并針對文物相關信息進行建模處理，在文物受損部位進行填充修補，確保修補過的文物最大限度地還原文物自身風貌。在開展修復時，需利用多種數字技術對文物進行圖像復原，這就對修復人員的專業水平和道德素養提出了較高的要求，修復人員不僅需要具備相當高的考古學知識和歷史知識，更要有著熟練的計算機操作技術，才能更好地開展文物修復工作。很多地區在開展文物的修復過程中，積極引入數字圖像修復技術中的虛擬修復技術，對文物進行綜合分析，客觀評估其中的病害類型，建立數字圖像，借助數字圖像修復技術中的偏微分歷程理論和統計學原理來構建虛擬模型，同時，對不可見的部位進行分析，來制定修復計劃，提升修復效率[5]。

虛擬技術在文物修復中應用較廣，尤其是在修復字畫類文物和瓷器青銅器類文物中應用十分廣泛。這些文物自身載體十分脆弱，一旦修復過程中出現失誤，將會導致不可挽回的后果。這時，虛擬技術可發揮其積極作用。以寧波博物院中古字畫裝裱修復為例，在開展修復時，采取古法與今術相結合的方式，首先對文物進行無損檢測，對文物現狀和病害進行全面分析，做出虛擬模型，來有針對性地制定修復計劃，取得了較好的修復效果。

2.有效算法應用

在數字圖像修復技術中，K-均值聚類算法應用也較為廣泛，尤其是在缺損處較大的文物上得到廣泛應用。修復人員在開展修復的過程中，需對文物進行全面分析，尋找需要修補的中心位置，找出其他有缺損的部位，來對缺損處進行修復。以對古建筑進行修復為例，一般來說，古建筑由于結構以木質為主，極為容易出現霉變和蟲蛀現象，油漆彩繪脫落現象較多，構件中上銹現象也較為普遍，修復難度較高。且很多建筑類文物并沒有可供參考的歷史圖像記載，本身缺損情況又較為嚴重，修復難度極高。這種情況下，修復人員就可利用K-均值聚類算法技術，來確定定類數K，利用函數公式確定破損部位的中心點，利用最大相似性原則，根據不同類型將數據進行分組，分組之后利用函數公式繼續進行運算，直到計算誤差達到預期目標或者無法繼續運算為止，這就可以得出需要修復的完整圖像，從而為以后修復工作打下基礎，提供可靠的依據[6]。

在有效算法中，偏微分方程式算法應用也較為廣泛，其主要針對由于外界自然氣候影響或者是由于欠缺相關檔案記錄而導致文物修復出現問題而應用的。在文物的修復和保護過程中，有時會遇到測量數據和現存資料上的顯示數據不符合的情況，這時，K-均值聚類算法無法繼續應用。修復人員可利用偏微分方程式算法來對受損位置進行評估，從而得出相關數據，為今后開展修復文物修復和保護工作奠定基礎。

3.其他應用路徑

在具體應用過程中，首先需對文物狀況進行詳細分析，搜集相關資料信息，來劃分文物類別，借助數字圖像技術來對文物進行全面掃描，得出其損毀部位相關信息，從而有針對性地制定修復計劃；在確定損壞位置信息后，需進行建模處理，進行虛擬修復，在虛擬修復的過程中發現修復方案的不足之處并及時對其進行調整，反復確認無誤之后再應用到實際修復文物的過程中，降低失誤操作帶來的損失。除此之外，在開展修復的過程中，需針對實際情況靈活調整修復方案和修復技術，將各項修復技術有機結合在一起，最大限度地發揮數字圖像修復技術在文物修復過程中的積極作用，提升文物修復水平。

結語

文物有著極為重要的歷史意義和社會意義，其承載著一個時期內社會經濟發展情況和人們生活方式，是一個歷史時代的最好見證，加大對文物的保護和修復力度符合當下我國社會主義精神文明建設的要求，更可提升人們的民族自豪感和民族榮譽感。隨著科技水平的提升，數字化信息化已經被廣泛地應用到文物保護和修復過程中，提升了保護和修復效率，有著極為重要的現實意義。在具體應用過程中，需根據實際情況合理選擇修復技術，更要不斷對修復技術進行創新和研發，來最大限度地發揮數字圖像技術在文物保護中的積極作用。