基于BRDF的2D国画颜色真实复制技术研究

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我国是具有5000年历史的文明古国,历史文化悠久,而国画艺术更是中华民族文化的瑰宝,针对国画的相关研究能够有助于对中国灿烂的历史文明进行传承与发扬。由于人为和环境的影响,往往实物展示时会导致国画艺术品不同程度的氧化和损坏,因此对其进行颜色纹理的数字化复制有着重要的意义。国画艺术品的数字化复制着重其颜色和质感的真实展示。基于BRDF的多光谱成像颜色复制技术能够在三维空间获取实物的几何和光谱特性,采集物体表面的颜色和纹理信息,因此能够较好地应用于目标物体反射特性的测量与计算。另外,诸多适用于不同反射特性体的BRDF模型也随之被提出,并经过几十年的发展逐渐趋于完善,因此利用BRDF进行艺术品颜色的真实复制有着广阔的研究和发展前景。本文利用BRDF能够精确反映物体表面反射特性的空间信息与光谱信息这一特点,结合色度学与辐射度学相关理论对BRDF数学表达式进行推导,建立BRDF与物体光谱反射比之间的定量关系,进而利用BRDF取代光谱反射比对GretagMacbeth24ColorChecker进行颜色三刺激值的重建,并与美国PR-715辐射分光光度计实测光谱数据进行分析比对并对色差进行分析。进一步通过采集BRDF信息对目标国画艺术品的空间反射特性进行定量实测,实验结果处理分析表明,理想漫反射物体颜色信息中色度分量不随照明角度改变而改变,仅为亮度分量有变化这一结论,从而仅对国画各色块辐亮度数值进行二项高斯函数空间拟合,利用HSI色空间对图像亮度分量与色度分量进行分离处理,再结合高斯拟合函数对各方向国画图像进行重建,并与实拍图像进行色差评价。评价结果显示基于BRDF和亮度匹配方法能够较好地对目标物体的颜色信息进行重建计算,该方法能够准确反映物体方向维度的光谱反射信息,具有较高可行性与可靠性,针对后期的3D物体颜色重建有较高的指导意义,对艺术品的数字化重建与复制有重要的实际应用价值。
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