敦煌石窟虛擬重現(xiàn)與壁畫修復模擬(編輯修改稿)
2025-07-20 06:28 本頁面
【文章內容簡介】 用中，也可以方便研究人員開展工作?；谏鲜鲆?，我們設計了如下系統(tǒng)結構：[8]圖1 藝術石窟內部虛擬漫游系統(tǒng)總體結構多媒體數(shù)據庫三維模型生成模塊壁畫，彩塑紋理生成洞窟導游信息獲取接口OpenGL API用戶界面三維視圖導游信息視圖視點控制VRML載入模塊建模工具與三維掃描輸入系統(tǒng)在結構上設計為四個部分。最基本的是多媒體信息的數(shù)據庫（MDB），是包括石窟的三維模型數(shù)據結構，彩塑，壁畫，關于壁畫的文字、聲音和視頻等信息。它是系統(tǒng)的一切數(shù)據來源，并提供數(shù)據I/O操作的接口；虛擬場景生成器（VSG—Virtual Scene Generator）是系統(tǒng)的核心部分，包括三個子模塊：3D模型表達；石窟彩塑表達和壁畫多媒體信息表達；用戶界面（UI）負責管理各種顯示場景的窗口，接受用戶的各種輸入信息等。對于本系統(tǒng)來說，關鍵技術在于石窟中的塑像的處理，這些人物塑像往往造型復雜，色彩豐富，給建模和渲染上帶來了很大困難，我們采用基于morphing的IBR方法和多分辨率模型方法來解決這一問題： 基于Morphing的IBRMorphing是一種圖象變形技術，是使一個數(shù)字圖象到另一個圖象的流暢的變化。平滑的變形是利用對兩幅圖象色彩插值來實現(xiàn)的，通常是先對圖象進行warping，提供圖象中特征的幾何形狀轉換以保證圖象的幾何特征的對應關系，然后再對色彩進行插值。圖2 藝術石窟漫游系統(tǒng)界面在漫游過程中，我們采用改良的基于特征線段的Morphing方法來對彩塑照片進行插值，以獲得中間視點的視圖。由于敦煌彩塑的形狀十分復雜，為了在漫游中取得較好的視覺效果。我們的Morphing算法在現(xiàn)有基于特征線Morphing算法的基礎上，重點研究了傳統(tǒng)方法中不能解決的合成圖象中的“空洞”問題。我們首先使用基于動態(tài)規(guī)劃的邊緣檢測方法確定圖象的輪廓，先用區(qū)域生長法尋找“空洞”，然后使用反向區(qū)域生長法填充“空洞”。該算法已在漫游系統(tǒng)中使用，并取得了較好的效果。 多分辨率模型多分辨率模型方法是指對一個場景或場景中的物體，通過具有不同細節(jié)的描述方法，得到一組模型，以供繪制時選擇使用。圖3 不同細節(jié)程度的佛像三維模型我們采用公認簡化后幾何特征保持最好的是基于二次誤差度量的簡化算法來對掃描得到的精密模型進行簡化。并針對敦煌漫游系統(tǒng)的特點，在其基礎上作一定改進，根據彩塑特點對簡化結果進行約束。為每一尊彩塑建立多個不同細節(jié)程度的描述并保存后，我們可以在漫游過程中根據用戶的視點與彩塑的距離和角度選擇不同的描述進行著色，這樣就大大降低了場景的復雜度，提高了漫游系統(tǒng)的效率。4 壁畫色彩復原與演變模擬敦煌壁畫色彩復原與演變模擬系統(tǒng)可以采用自動和交互手段，對褪色、變色和脫落的殘破壁畫進行復原，并模擬其病害的發(fā)生和演變過程。本系統(tǒng)的研究與開發(fā)為保護與研究敦煌壁畫提供了有效的計算機輔助研究工具，已在敦煌復原工作中使用，并獲得了很好的效果。敦煌壁畫色彩復原的思路是：根據圖像的主要顏色，自動將壁畫圖像劃分得到幾張單色圖像；利用壁畫的屬性檢索出與當前壁畫相似的完好的壁畫作為復原的參考壁畫；同時應用敦煌傳統(tǒng)用色知識，壁畫風格知識、敦煌研究專家的經驗知識，進行色彩復原推理；最后，利用變色演示技術，能可以產生很多中間圖像，逼真地模擬壁畫演變的全過程，供敦煌色彩專家和文物保護專家參考。壁畫復原演變模擬涉及的主要技術包括：色彩分層、色彩風格表達檢索、類比推理、色彩協(xié)調映射等方面。 色彩虛擬復原與演變模擬的系統(tǒng)流程色彩虛擬修復的流程為如下幾步：[9]1) 預處理：根據經驗處理圖像，使圖像質量變好，以便于下面的分層和邊緣檢測劃分對象。2) 劃分對象：根據不同的破損情況，用分層或邊緣檢測的區(qū)域提取方法得到修復對象。系統(tǒng)可以最終進行修復的最小單位是修復對象。3) 修復對象：修復對象的過程比較復雜，又可以分為以下幾個子步驟：I. 合并對象：如果有些層或區(qū)域修復對象可以作相同的修復處理，則可以把它們合并到一層。最后每個修復對象各占一層。II. 獲得對象的描述信息：系統(tǒng)通過提供一個向導引導用戶收集一些修復必須知道的描述信息，如壁畫所處朝代，洞窟、壁畫主題、內容、風格以及繪畫技法、是變色、褪色還是脫落破損等等。III. 選擇修復方法及知識檢索：根據前面得到的描述信息以及對象本身的圖像信息，選擇適當?shù)男迯头椒ú闹R庫中檢索相應的形式化經驗知識或類比知識。IV. 進行修復：主要是根據知識進行實際圖像處理上的色彩替換及圖案創(chuàng)作過程。V. 合并對象：定義各個對象的合并順序，把各個對象與原始圖重新合并成一幅整圖。4) 后處理：同預處理。預處理（圖像層）劃分修復對象（區(qū)域及對象）修復每個對象合并各個對象成一整圖分層區(qū)域提取修復算法變色、褪色、脫落知識庫特殊圖像處理：如調整、除臟后處理（圖像層）特殊圖像處理：如調整、平滑，除臟協(xié)調原始圖像演示中間關鍵點的設置變色軌跡的擬合和調整多條變色軌跡的協(xié)調合并各層，實現(xiàn)演變過程虛擬演變知識庫圖4 虛擬修復與演示流程圖
研究報告相關推薦
鄂ICP備17016276號-1