淺談文物保護(hù)中數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

周福波

（濟(jì)南市博物館，山東 濟(jì)南 250014）

引言

隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，我國(guó)越來越重視文物的積極作用，并不斷加大保護(hù)和管理力度，來提升我國(guó)文物保護(hù)修復(fù)水平，使其更好地發(fā)揮其教育意義。文物由于距今年代較為久遠(yuǎn)，其很容易受到外界環(huán)境變化影響，給保護(hù)和修復(fù)工作增加了較大的難度。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，在開展文物保護(hù)的過程中，很多地區(qū)開始應(yīng)用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)，取得了較為明顯的效果。

一、數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)內(nèi)涵

1.數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)定義

近年來，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域之中應(yīng)用十分普遍，其利用最新科學(xué)技術(shù)來對(duì)信息和圖像出現(xiàn)缺損或者消退的情況進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)效率較高，修復(fù)效果較好。在數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)中，偏微分方程式計(jì)算法和K-均值聚類算法在其中運(yùn)用較多，對(duì)于修復(fù)起到至關(guān)重要的作用。數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)起源于21世紀(jì)初期，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各類先進(jìn)修復(fù)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，修復(fù)效果不斷得到優(yōu)化，極大地提升了當(dāng)下文物保護(hù)和修復(fù)水平，有著極為重要的應(yīng)用價(jià)值[1]。

2.數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)

2.1 廣泛性

在當(dāng)下，無論是中國(guó)還是外國(guó)，文物保護(hù)和修復(fù)工作都是一項(xiàng)極為重要的工作，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)應(yīng)用也十分廣泛。且隨著近年來經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高以及科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)水平也得到了全面的提升，更進(jìn)一步地促使其廣泛推廣應(yīng)用。

2.2 自動(dòng)性

數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)由于采用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，從檢測(cè)文物毀損程度起即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，可自動(dòng)對(duì)文物進(jìn)行掃描檢測(cè)，來確定其受損面積和位置，從而方便技術(shù)工人有針對(duì)性地制定修復(fù)方案，為接下來的修復(fù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以故宮對(duì)《蔣懋德山水圖貼落》修復(fù)為例，其保存狀況極差，修復(fù)起來難度較高。因此，在開展修復(fù)的過程中，工作人員利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)中的無損傷勘查技術(shù)和多光譜檢測(cè)分析等技術(shù)手段，利用透光攝影技術(shù)對(duì)文物的損傷部位進(jìn)行精準(zhǔn)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(shù)來建立起三維病害模型，從而制定出科學(xué)的修復(fù)方案，最終成功復(fù)原出這一故宮面積最大的帖落，完全恢復(fù)了其歷史風(fēng)貌，修復(fù)效果極好[2]。

二、文物保護(hù)中數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的重要作用

1.文物保護(hù)現(xiàn)狀

文物的保護(hù)和修復(fù)專業(yè)性較強(qiáng)，難度較大，對(duì)專業(yè)水平要求較高，很多文物由于保護(hù)不善，出現(xiàn)大量毀損，給修復(fù)增加了較大的難度。在開展修復(fù)的過程中，對(duì)于修復(fù)人員的專業(yè)水平要求極高，很多時(shí)候?yàn)樘嵘迯?fù)效果，依舊采用傳統(tǒng)人工修復(fù)，這就對(duì)修復(fù)人員的技術(shù)水平提出極大的要求。當(dāng)下，很多地區(qū)缺乏專業(yè)文物保護(hù)和修復(fù)人員，一定程度上制約了文物保護(hù)和修復(fù)工作的順利開展[3]。

文物修復(fù)和保護(hù)相關(guān)管理制度不健全。文物保護(hù)修復(fù)和管理是一項(xiàng)專業(yè)性極強(qiáng)的工作，需要有健全的制度來保障其順利實(shí)施。但在實(shí)際開展工作時(shí)，盡管國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)系列有關(guān)于文物保護(hù)的相關(guān)條例和法律法規(guī)，但落實(shí)到實(shí)際工作中，很多地區(qū)相關(guān)部門并沒有根據(jù)自身實(shí)際情況來健全符合地方文物保護(hù)和管理的各項(xiàng)制度，在實(shí)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(hù)遺留下一定的安全隱患。

2.文物保護(hù)中數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的重要作用

當(dāng)下，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步，信息化不斷普及，而在文物保護(hù)和修復(fù)的過程中，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)也越來越多地被應(yīng)用到實(shí)際工作過程中，且隨著廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了數(shù)字圖像技術(shù)的不斷完善和優(yōu)化，提升了修復(fù)效率，提升了我國(guó)文物保護(hù)水平。近年來，各種文物類紀(jì)錄片也在不斷涌現(xiàn)，尤其是2017年央視和故宮博物院聯(lián)手打造的《我在故宮修文物》全面的展示了文物修復(fù)過程，提升了人們對(duì)于文物修復(fù)這一領(lǐng)域的關(guān)注度，推動(dòng)了保護(hù)和修復(fù)工作的不斷進(jìn)行。

在傳統(tǒng)圖像的呈現(xiàn)和處理方式上，載體較為單一，以膠片或者紙張為主，對(duì)于保管條件要求較高，一旦周圍環(huán)境溫度和濕度出現(xiàn)變化，或者受到外力作用影響，會(huì)對(duì)載體造成極大的傷害，破壞其信息的完整度，更給修復(fù)工作帶來了極大的難度，修復(fù)效率不高。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像越來越廣泛地被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)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(hù)和修復(fù)過程中，引入數(shù)字圖像虛擬修復(fù)技術(shù)來極大地提升修復(fù)效率。其可對(duì)需要修復(fù)的文物進(jìn)行全面分析評(píng)估，對(duì)文物進(jìn)行虛擬建模，來制定科學(xué)的修復(fù)方案，減少修復(fù)過程中出現(xiàn)的誤差，促進(jìn)文物修復(fù)的順利進(jìn)行[4]。

三、文物保護(hù)中數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用策略

1.虛擬修復(fù)技術(shù)

在文物保護(hù)過程中引入數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)，可促進(jìn)文物修復(fù)工作的順利進(jìn)行。在實(shí)際應(yīng)用過程中，虛擬修復(fù)技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。工作人員可利用虛擬技術(shù)獲取文物各項(xiàng)信息，并針對(duì)文物相關(guān)信息進(jìn)行建模處理，在文物受損部位進(jìn)行填充修補(bǔ)，確保修補(bǔ)過的文物最大限度地還原文物自身風(fēng)貌。在開展修復(fù)時(shí)，需利用多種數(shù)字技術(shù)對(duì)文物進(jìn)行圖像復(fù)原，這就對(duì)修復(fù)人員的專業(yè)水平和道德素養(yǎng)提出了較高的要求，修復(fù)人員不僅需要具備相當(dāng)高的考古學(xué)知識(shí)和歷史知識(shí)，更要有著熟練的計(jì)算機(jī)操作技術(shù)，才能更好地開展文物修復(fù)工作。很多地區(qū)在開展文物的修復(fù)過程中，積極引入數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)中的虛擬修復(fù)技術(shù)，對(duì)文物進(jìn)行綜合分析，客觀評(píng)估其中的病害類型，建立數(shù)字圖像，借助數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)中的偏微分歷程理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理來構(gòu)建虛擬模型，同時(shí)，對(duì)不可見的部位進(jìn)行分析，來制定修復(fù)計(jì)劃，提升修復(fù)效率[5]。

虛擬技術(shù)在文物修復(fù)中應(yīng)用較廣，尤其是在修復(fù)字畫類文物和瓷器青銅器類文物中應(yīng)用十分廣泛。這些文物自身載體十分脆弱，一旦修復(fù)過程中出現(xiàn)失誤，將會(huì)導(dǎo)致不可挽回的后果。這時(shí)，虛擬技術(shù)可發(fā)揮其積極作用。以寧波博物院中古字畫裝裱修復(fù)為例，在開展修復(fù)時(shí)，采取古法與今術(shù)相結(jié)合的方式，首先對(duì)文物進(jìn)行無損檢測(cè)，對(duì)文物現(xiàn)狀和病害進(jìn)行全面分析，做出虛擬模型，來有針對(duì)性地制定修復(fù)計(jì)劃，取得了較好的修復(fù)效果。

2.有效算法應(yīng)用

在數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)中，K-均值聚類算法應(yīng)用也較為廣泛，尤其是在缺損處較大的文物上得到廣泛應(yīng)用。修復(fù)人員在開展修復(fù)的過程中，需對(duì)文物進(jìn)行全面分析，尋找需要修補(bǔ)的中心位置，找出其他有缺損的部位，來對(duì)缺損處進(jìn)行修復(fù)。以對(duì)古建筑進(jìn)行修復(fù)為例，一般來說，古建筑由于結(jié)構(gòu)以木質(zhì)為主，極為容易出現(xiàn)霉變和蟲蛀現(xiàn)象，油漆彩繪脫落現(xiàn)象較多，構(gòu)件中上銹現(xiàn)象也較為普遍，修復(fù)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(yán)重，修復(fù)難度極高。這種情況下，修復(fù)人員就可利用K-均值聚類算法技術(shù)，來確定定類數(shù)K，利用函數(shù)公式確定破損部位的中心點(diǎn)，利用最大相似性原則，根據(jù)不同類型將數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，分組之后利用函數(shù)公式繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)算，直到計(jì)算誤差達(dá)到預(yù)期目標(biāo)或者無法繼續(xù)運(yùn)算為止，這就可以得出需要修復(fù)的完整圖像，從而為以后修復(fù)工作打下基礎(chǔ)，提供可靠的依據(jù)[6]。

在有效算法中，偏微分方程式算法應(yīng)用也較為廣泛，其主要針對(duì)由于外界自然氣候影響或者是由于欠缺相關(guān)檔案記錄而導(dǎo)致文物修復(fù)出現(xiàn)問題而應(yīng)用的。在文物的修復(fù)和保護(hù)過程中，有時(shí)會(huì)遇到測(cè)量數(shù)據(jù)和現(xiàn)存資料上的顯示數(shù)據(jù)不符合的情況，這時(shí)，K-均值聚類算法無法繼續(xù)應(yīng)用。修復(fù)人員可利用偏微分方程式算法來對(duì)受損位置進(jìn)行評(píng)估，從而得出相關(guān)數(shù)據(jù)，為今后開展修復(fù)文物修復(fù)和保護(hù)工作奠定基礎(chǔ)。

3.其他應(yīng)用路徑

在具體應(yīng)用過程中，首先需對(duì)文物狀況進(jìn)行詳細(xì)分析，搜集相關(guān)資料信息，來劃分文物類別，借助數(shù)字圖像技術(shù)來對(duì)文物進(jìn)行全面掃描，得出其損毀部位相關(guān)信息，從而有針對(duì)性地制定修復(fù)計(jì)劃；在確定損壞位置信息后，需進(jìn)行建模處理，進(jìn)行虛擬修復(fù)，在虛擬修復(fù)的過程中發(fā)現(xiàn)修復(fù)方案的不足之處并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，反復(fù)確認(rèn)無誤之后再應(yīng)用到實(shí)際修復(fù)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(fù)的過程中，需針對(duì)實(shí)際情況靈活調(diào)整修復(fù)方案和修復(fù)技術(shù)，將各項(xiàng)修復(fù)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，最大限度地發(fā)揮數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物修復(fù)過程中的積極作用，提升文物修復(fù)水平。

結(jié)語

文物有著極為重要的歷史意義和社會(huì)意義，其承載著一個(gè)時(shí)期內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和人們生活方式，是一個(gè)歷史時(shí)代的最好見證，加大對(duì)文物的保護(hù)和修復(fù)力度符合當(dāng)下我國(guó)社會(huì)主義精神文明建設(shè)的要求，更可提升人們的民族自豪感和民族榮譽(yù)感。隨著科技水平的提升，數(shù)字化信息化已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到文物保護(hù)和修復(fù)過程中，提升了保護(hù)和修復(fù)效率，有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。在具體應(yīng)用過程中，需根據(jù)實(shí)際情況合理選擇修復(fù)技術(shù)，更要不斷對(duì)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和研發(fā)，來最大限度地發(fā)揮數(shù)字圖像技術(shù)在文物保護(hù)中的積極作用。