石刻数字仿真拓片中的图像校正方法研究

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摩崖石刻是传承人类文明历史的重要载体之一,如今面临着腐蚀损毁的困境,拓片一直是保存石刻原貌的唯一方法,但人工拓片严重损害石刻本体,因此研究基于图像的非接触远距离石刻数字拓片制作方法具有重要的历史意义。经检索国际上目前还没有基于数码相机生成摩崖石刻原始数字拓片的相关研究,数字拓片最困难的问题是由拍摄的图像推算出石刻文字等内容的真实物理尺寸,这就要求取得石刻图像的正视图,但是由于摩崖石刻的特殊形态和地势限制,造成实际拍摄图像时总会发生倾斜或透视变形,直接据此制作的数字拓片无法正确反映石刻的原貌,因此首先必须对拍摄的变形图像进行校正,才能保证数字拓片的精度。本文在总结和分析各个领域图像校正方法的基础上,对基于石刻特征的变形图像校正方法进行了深入的研究,主要工作内容及创新点如下:  1.提出一种基于石刻图像的图像预处理方法。针对采集到的石刻图像中存在的大量噪声,通过分析各个领域内的图像预处理方法和当前各个国家运用数字技术在文化遗产保护方面进行的大量工作,本文采用二维 Otsu自适应阈值分割算法将灰度石刻图像二值化,并根据石刻图像中有无四边形区域将石刻图像分为2类,对不同类型的石刻图像分别进行石刻文字区域定位。  2.提出一种基于改进Canny算子的石刻图像边缘检测方法。针对采集到的石刻图像中噪声较多的特点,本文采用3?3邻域在8邻域像素内通过计算4个方向的一阶偏导的差分来计算图像的梯度幅值,然后采用三点线性插值的方法将当前点与插值结果进行比较来判断当前点是否为局部最大值,根据图像像素是否属于边缘点将图像像素分为3类并通过定义的类间评价函数2(k,s)求得Canny算子的最佳高、低阈值。实验结果表明,该方法能精确的定位边缘信息,使计算机能对不同类型的石刻文字边缘进行检测且可以较好的抑制噪声。  3.提出一种基于石刻特征的文字区域定位算法。针对无四边形区域的石刻图像中文字定位困难这一问题,通过分析石刻文字的特点,依据笔画结构不同对过同一像素点的不同路径进行取舍,得到计算出笔画宽度的边缘图像后,根据石刻文字的尺寸、长宽比将距离相近的偏旁部首或字符合并到一起筛选出真正的文本块,进而运用两种图像校正方法对变形石刻图像进行校正。实验结果表明,本算法可以根据石刻图像中是否含有四边形区域分别定位出石刻文字区域,校正后的石刻图像文字笔画如横、竖均与对应的图像边缘平行,获得了良好的校正效果。  本论文研究的图像校正方法,为制作石刻数字仿真拓片奠定了基础,具有一定的实用意义和工程应用价值。
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