文物保護中數字圖像修復技術的應用

摘要：信息技術時代下，數字圖像修復技術順勢而生，在文物保護中應用數字圖像修復技術，有利于高度還原文物圖像內容，這對文化遺產留存、文明傳承有重要意義。本文首先介紹數字圖像修復技術定義和特點，然后分析當前文物數字化保護現狀，以及數字圖像修復技術應用意義，最后重點探究文物保護中數字圖像修復技術應用路徑。旨在為相關人員提供參考，促進數字圖像修復技術與文物保護實踐有機結合。

關鍵詞：文物保護;數字圖像修復技術;應用分析

近年來，數字圖像修復活動如火如荼得開展，文物信息修復期間，數字修復技術十分可行。借助網絡信息化技術及先進硬件設備，解決信息缺損、圖像消退等問題，大大提高復原有效性，使文物在文化傳播、歷史見證中的功能作用全面發揮，真正優化文物保護效果。由此可見，分析文物保護中數字圖像修復技術的具體應用，其現實性意義不言而喻。

●? ?數字圖像修復技術基本介紹

1.1定義

數字圖像修復技術指的是，借助現代化技術修復數字圖像，并對信息缺失、信息內容不清晰等問題系列化處理。其中，K-均值聚類算法、偏微分方程式算法，以及關鍵技術（以變分PDE模型和紋理合成為基礎的圖像修復技術）在其中起到至關重要的作用。二十一世紀初期，數字圖像修復思想萌發，這為圖像數字化修復實踐給予指導，隨著技術不斷升級、創新，數字圖像修復效果全面優化，這對社會持續發展提供推動力。

1.2特點

第一，應用廣泛性。無論是中國市場，還是外國市場，數字圖像修復技術均占有較高的市場份額，當技術功能豐富化，則數字圖像修復技術用戶群會逐漸擴大，這對技術大范圍推廣有促進作用。第二，檢測自動性。工作人員操控此項技術，經掃描實現自動檢測，進而確定待修復區域、定位修復目標，為數字化修復模式啟動做足準備工作。正是因為數字圖像修復技術實用性較強，且功能豐富，所以能夠用來保護文物，為文化遺產傳承提供可靠的技術支撐。

●? ?文物保護中數字圖像修復技術應用的必要性

2.1文物保護現狀

文物是文化遺產的重要組成部分，文物不僅具有收藏價值，而且在優秀文化傳承、歷史文明見證中起到載體作用。隨著時間流逝，文物印記湮滅現象普遍化，這在一定程度上增加了文物保護難度，不利于文化的完整傳承，以及人類文明的延續，并且文化事業發展舉步維艱。文物領域存在較多影響因素，如理化反應破壞文物整體狀態、人為操作不當導致文物損毀等。即便文物修復操作逐步落實，但整體修復效果不盡如人意，以修復師手工修復為例，由于此項工作對技術精湛度提出較高要求，所以修復師應在技能方面深入鉆進，逐漸提升自身技術水平，并且修復師還要保持認真態度，集精湛技術、鉆研精神、認真態度、耐力于一體，將修復操作失誤率降到最低，否則，文物收藏價值無法保證。除此之外，修復師綜合素養、文化認知水平高低不等，所以文物復原情況不能一概而論，從總體來看，人工修復文物法的誤差存在是既定事實。

2.2數字圖像修復技術應用意義

隨著計算機技術快速發展，社會信息化進程相應加快，以數字圖像修復技術為切入點，這項技術在先進技術輔助下，逐漸提高實用性和有效性。以傳統圖像處理方式相比，數字化圖像載體主要是計算機、軟硬件，然而傳統圖像呈現載體是紙張或膠片。從載體自身特征來看，紙張、膠片的存儲要求較高，一旦環境溫度、濕度不達標，或者受外力影響，極易影響圖像信息完整性，難以優化圖像修復效果。如今，數字化圖像普遍存在，同時，信息存儲方式相應改變，這為數字圖像修復技術靈活應用起到鋪墊作用。文物保護過程中，借助數字圖像文物虛擬修復技術實現這一目的，具體來說，借助計算機工具，對待修復的文物客觀評估，工作人員根據評估結果獲知文物修復的可行性措施。當文物修復活動穩健推進，能夠縮短文物修復時間，還能預防修復期間存在的負面影響，真正加快文物復原進程，將文物綜合價值最大化發揮。

●? ?文物保護中數字圖像修復技術應用路徑

之所以圖像修復技術能成為文物保護的有效路徑，主要是因為該技術與文物修復存在一致性目標，且修復原理大體相同。當計算機虛擬模塊功能啟動，無需像修復師那樣手動操作，而是通過計算機建模、精準修復，通過全過程控制變動因素來減少誤差，實現高效率、高質量修復目的。

3.1相關注意事項

數字圖像修復期間，修復人員應保持嚴謹態度，并注意影響因素的精準包括，確保文物保護活動又好又快推進。具體來說，修復人員事前獲取文物信息，通過網絡資料搜集、實地走訪、專家訪談等方式確定文物質地，并對文物進行類別劃分。在這一過程中，數字圖像采集技術能夠提取價值信息，進而得知文物損毀原因，為修復方案針對性制定提供依據。為高效、便捷完成數字圖像修復文物任務，務必在丟失、損壞部位專項分析數字圖像信息，為文物復原提供可靠的信息支持，從而縮短文物恢復進程，將文化保護效用最大化。除此之外，靈活切換修復技術，在多種技術協調協配下，順利進行文物復原。

3.2虛擬修復技術

文物修復師主要借助虛擬技術，以及輔助的計算機技術獲取圖像信息，并對缺損部位進行信息填充，確保填充、處理的圖像能夠達到高度還原要求，同時，視覺效果良好。在此期間，修復人員通過聯用多種技術進行圖像復原，這既考驗技術人員的技能水平，又對心理、視覺等方面的協同配合能力提出較高標準，確保數字圖像修復文物效果達到預期，最終為文物保護實踐奠定良好基礎。數字圖像虛擬修復技術屬于新興產物，為充分發揮技術優勢，應客觀掌握文物修復需求，并綜合分析文物特點，由易到難、由簡到繁地復原圖像。立足文物修復的實際需求，很多出土文物、存世文物普遍存在病害，即便病害類型不同，如裂縫、霉變、褪色等，這不僅會影響文物觀賞價值，還不利于文物研究工作的深入開展。為縮短文物復原時間，使復原效果整體優化，計算機虛擬修復技術具有實用性和必要性。計算機虛擬修復技術應用原理總結為：客觀評估待修復文物、數字圖像，借助偏微分力程理論、統計學原理建立預測模型，同時，估算未知區域，盡快制定文物修復方案，使文物修復工作在短時間內優質完成。

3.3有效算法具體應用

對于K-均值聚類算法，文物修復人員基于中心點確認，專項處理圖像缺毀問題。這一算法應用步驟：確定給定類數K→以集方式表達數學函數→定位圖像中心點→劃分集的類別→劃分各類數據→函數公式運算得出函數結果→獲得修復圖像。對于元啟發式算法，通過聚類、發現、開發、勘探環節實現聚類中心的全局搜索，并動態優化計算流程，獲得最終結果。與上述K-均值聚類算法相比，這一算法具有精度高、時間短、質量優化、穩定性強等優點。對于偏微分方程式算法，基于能量和數學模型評估待修復圖像，并利用熱傳導方程式分析函數變量，最終總結因灰度值變化規律，使數字圖像修復工作穩步推進。

3.4案例分析及技術應用前景展望

西安碑林博物館中部分文物外觀損毀，無論是為了保護文物自身價值，還是捍衛碑林博物館文化陣地，都要秉持復原如初原則。針對清雅石雕復原時，利用計算機技術構建PDE修復模型，并精準計算裂痕數據，通過四周像素數值填補缺失的像素數值，逐步復原缺失的信息，最終從視覺層面精細化修復。又如，修復明代泥塑普賢菩薩圖像時，考慮到圖像色彩一致性、氣息渾然一體性，構建樣本圖像修復模型，將圖像復原工作落實到細節，最終泥塑普賢菩薩圖像視覺效果能夠達到預期要求。

隨著文物信息傳播活動的持續推進，數字化文物圖像修復技術向功能性、多樣化發展，這能為文物保護提供技術層面支持，取得文物保護的良好效果。文物實體修復期間，大力培養創新型技術人才，以便為文物保護工作儲備豐富的人才資源。放眼長遠，文物領域靈活運用數字化技術，使文物研究工作深入推進，為文物數字信息交流與傳播奠定良好基礎。

綜上所述，文化遺產保護的過程中，應有效運用數字圖像修復技術。為優化數字圖像修復技術在文物保護中的應用效果，既要注意技術應用的相關事項，又要靈活運用虛擬修復技術、有效算法，通過案例分析的方式大范圍推廣數字圖像修復技術。由于歷史文物保護要求逐漸提高，所以要與時俱進創新數字圖像修復技術，盡可能豐富數字圖像修復技術應用經驗，使文物保護水平提升到新高度。

（作者簡介：陳根翠，單位：尉氏縣文物保護管理所，助理館員，研究方向：文物保護）

參考文獻

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