虚拟壁画变褪色过程演示系统.pdfVIP

2001芷 工程图学学报 0F 增刊 JOIrRNALENG姗ERINGGRAPHICS 虚拟壁画变褪色过程演示系统 浙江大学CADCG国家重点实验室林恰 鲁东明 潘云鹤 摘要本文以敦煌奠高窟壁画为应用背景，研完了敷炷壁画虚拟变色和褪色演变模 拟技术，为人工临摩，色彩复原、以及壁画保护工作者提供参考，并把壁画色彩复原后 的效果应用于虚拟参观旅蝣系统．根据敦煌研究工作者对壁画颜料成分的研究，以及艺 术家积累的许多经验知识，再加上目前保存得比较完好的一些壁画可以用作类比，我们 利用色彩学，图像处理、人工智能等知识，把一些变色．褪色的敷煌壁画复原为初画成 时金碧辉煌的景象并模拟出其在外界环境因素影响下渐变到现状的过程． 关键词复原对象，色彩层，色彩转换，色彩过渡 0引言 敦煌的壁画历经千年，由于本身壁画颜料含有铅等成分容易被氧化，而且受到外界 因素如光照、氧气、温湿度、工业气体、霉菌、细菌等的影响，再加上自然风沙的侵袭 以及重大人为破坏，各个洞内都有不同程度的破损。目前很多自然灾害和人为原因都已 经得到了控制，但对于颜料韵变色、褪色及一些特殊赢害的发生却一直投有很好的解决 办法。所以本文介绍了一个利用计算机的辅助试验变色和病害发生的内在规律，模拟破 损的近似过程的演示生成系统。此系统给壁画艺术复原专家提供了直观的研究参考工具 及说明问题的手段，从而有利于更盘工地保护敦煌壁画这一优秀的世界文化产。 目前，普通的图像的Morpher工具采用纯图像处理方法，对进行两幅图像之间的平 滑过度，并不考虑领域知识。我们通过实验发现，这一方法常常会使壁画演变过程中产 生失真的图像。实际上壁画复原的领域知识是很重要的，领域知识作为整体约束条件的 演变过程生成会更真实可靠。本系统中的变色和褪色虚拟演示采用的也是图像处理方法， 但它受到一些变色、褪色规律的约束，即加入了知识的约束。 1系统结构和功能 整个演示系统是由色彩分层模块、色彩插值模块、台成演示模块组成。 1 1色彩分层 根据每一层上需要恢复的原因不同，或者将相同或相似的颜色分为一层，以一个颜 色中心划分一个台适的(满足视觉要求)颜色分层范围，对经过预处理的图像进行分层。 分完层后，使色彩插值可以在每一层上分别进行。同时要能做到合并各层后能形成原来 工程图学学报 的图像，即任何两层不相关。分层信息分为图像信息和描述信息(如洞窟、朝代二类比 内容、人物类型、主色彩、颜料、画法、恢复原因)。分层目的是尽量把单种恢复原因的 一种色彩或一块区域分在一层里。目前主要考虑变色恢复和褪色恢复。 1．2色彩插值 因为壁画的变褪色过程并单纯是色彩值的线性变化，所以以复原后的壁画象素色彩 为起始点，以目前的壁画象素色彩为终止点的线性插值．并不能真实模拟壁唾的变褪色 过程。我们通过选取中间插值色彩为关键色彩过渡点，然后进行色彩点的曲线拟合，来 解决这一问题。 1 3台成演示 由于色彩插值点是在每一个色彩层上设置的，所以每一祯的演示在空间上必须先台并 色彩层。在时间上要按照色彩点的拟合轨迹来进行。 2关键技术 2．1色彩转换 对一个复原对象，我们在HSV空间统计出此对象的颜色直方图，由此确定当前图像 色彩分布(主要指直方图的峰值)，而复原后图像的色彩分布是从经验知识或类比图像中 提取出来的。我们采用了一种仿射变换实现复原对象中象素的色彩转换。 22色彩过渡 色彩过渡指的是在颜色空间中找一条过渡曲线从一种颜色慢慢变到另一种颜色。要 达到这种效果有两种方法：一是插几个中间颜色过渡值，利用这些过渡值控制演变速度， 而从这些过渡值可以得到一条贝塞尔曲线作为色彩过渡的过渡曲线；第二种方法是采用 一些非线性函数，一开始斜率比较太，而后渐渐变缓。 3实验结果 在敦煌壁画演变模拟系统的实验平台上，针对变色情况、褪色情况，菩进行了对一 些敦煌图片的演变过程的模拟。 参考文献 l 林怡，鲁东明， “基于敦煌壁画的演变模拟技术研究”，计算机应用研究，2000·12 a 7)：12-14 (1 2 Seilz Morphine’，SI