馬貢喆

摘 要：在信息技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛的今天，文物保護也需要求新求變。而應(yīng)用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)，可以在文物保護中還原清晰圖像及內(nèi)容，有利于優(yōu)秀傳統(tǒng)文化存留與傳承。文章針對數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)進行了簡要分析，并對數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護中應(yīng)用進行分析，旨在提高文物保護水平，還原真實歷史，為傳承我國優(yōu)秀文化提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像修復(fù);文物保護;應(yīng)用

0 前言

作為人類活動與文化的重要產(chǎn)物，文物對于文化傳承、遺產(chǎn)留存具有重要意義。但是在過去很長一段時間，因為技術(shù)有限，所以許多珍貴文物不僅難以有效保存，還會因為相關(guān)人員操作不當，加快文物損壞速度。而在信息化時代，在計算機技術(shù)高速發(fā)展下，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)進入文物保護領(lǐng)域中。利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)可以提高文物復(fù)原效果，對于文物保護具有重要意義。

1 數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)概述

作為利用計算機技術(shù)與數(shù)字技術(shù)，對以往數(shù)字圖像進行信息數(shù)據(jù)修復(fù)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)基于過去數(shù)字圖像在處理、壓縮過程中出現(xiàn)局部信息缺失的問題，對待修復(fù)物體進行專項修復(fù)。在獲取圖像的過程中，會受到外界或數(shù)據(jù)信息傳遞影響，造成圖像部分或全部區(qū)域出現(xiàn)質(zhì)量退化問題。數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)將質(zhì)量退化區(qū)域進行噪聲去除，同時降低區(qū)域圖像清晰度，利用濾波或參數(shù)等手段分析圖像數(shù)據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)集合模型，完成圖像修復(fù)工作①。目前常用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)主要有基于變分PDE（Partial Differential Equation）圖像修復(fù)技術(shù)，與基于快紋理合成圖像補全技術(shù)。數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛，應(yīng)用趨勢也從數(shù)字圖像破損區(qū)域自動識別，向信息缺失自動處理與修復(fù)方向發(fā)展。在各類計算機軟件逐漸普及的環(huán)境下，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)也逐漸以智能化、簡易化為主要發(fā)展趨勢。而文物保護工作有對圖像處理的需求，所以在文物保護方面，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)能夠得到更為精準的應(yīng)用。

2 數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護應(yīng)用中的意義

2.1 文物保護現(xiàn)狀

作為文化遺產(chǎn)的重要組成內(nèi)容，文物具備較高的收藏價值，還可以在文化傳統(tǒng)、歷史見證等方面起到載體作用。研究人員可以通過研究文物，分析歷史發(fā)展，在完善人類發(fā)展史方面具有較高的參考價值。但是因為保存不當或許多文物在搬運、保護等操作不規(guī)范時，會出現(xiàn)文物損壞問題，對于完整傳承優(yōu)秀文化，研究人類文明發(fā)展與更迭等都會帶來嚴重損失。文物損壞也會對文化事業(yè)發(fā)展造成負面影響，降低文化可信度與真實性。但是文物保護也會受到多種因素影響，如理化反應(yīng)、操作不當?shù)龋紭O易造成文物損毀，造成巨大經(jīng)濟與文化損失②。尤其是文物修復(fù)主要以人工修復(fù)文物，需要從業(yè)人員擁有極高的專業(yè)技術(shù)，還需要有耐心、細心，導(dǎo)致文物修復(fù)無法量產(chǎn)化。但是文物修復(fù)領(lǐng)域極廣，僅憑借人工修復(fù)遠遠無法滿足文物修復(fù)的實際需求。尤其是從事文物修復(fù)的工作人員，專業(yè)素質(zhì)無法采用制式考核，導(dǎo)致專業(yè)素質(zhì)水平差異較大，難以對文物修復(fù)做到精準處理，人工修復(fù)方法會不可避免對文物造成損傷，這也是為什么文物保護需求技術(shù)更迭，尋求新方法、新手段進行文物保護。但是因為文物保護存在一定技術(shù)門檻，即使在過去計算機快速發(fā)展，各行各業(yè)都得到了不同程度的技術(shù)支撐，讓原有工作迸發(fā)出新活力，文物保護領(lǐng)域仍因缺少相契合的技術(shù)手段，長時間陷入技術(shù)停滯狀態(tài)。

2.2 數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)應(yīng)用意義

在計算機技術(shù)快速發(fā)展的當下，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的實用價值與修復(fù)效果逐漸被社會認可。相較于傳統(tǒng)圖像處理，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)利用計算機與相應(yīng)軟件、硬件作為技術(shù)載體，比紙張或膠片載體在保存方面更簡單，圖像內(nèi)容可以得到有效保護。如果保存環(huán)境溫度與濕度過高，紙張與膠片對于圖像保存質(zhì)量會大幅度下降，無法有效保證信息完整性，圖像存儲與使用上比數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)更麻煩。在文物保護工作中，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)可以利用計算機，對需要修復(fù)文物進行全面的數(shù)據(jù)采集，給出公正客觀的信息評價。技術(shù)人員可以利用評價結(jié)果選擇文物修復(fù)最佳方式，縮減文物修復(fù)所需時間，提高修復(fù)工作的效率與質(zhì)量。對于文物修復(fù)中可能會受到的負面影響，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)也能提供一定的抗感染能力，避免文物修復(fù)受到嚴重影響，提高文物綜合利用價值。

數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)也為文物保護提供全新思路，并不局限于文物修復(fù)從業(yè)人員從業(yè)經(jīng)驗與個人藝術(shù)素質(zhì)，對文物修復(fù)方法與技術(shù)選擇、應(yīng)用，而是以大量同類型文物數(shù)據(jù)信息作為參考，隔離文物的損毀部分，將文物完整部分與文物數(shù)據(jù)信息相匹配，以文物損毀原因加入考察因素，重新審視文物修復(fù)工作。在修復(fù)作業(yè)中規(guī)避經(jīng)驗主義，以實際數(shù)據(jù)為修復(fù)依據(jù)，完整呈現(xiàn)文物真實面貌，為恢復(fù)歷史文化、研究文物技術(shù)提供更加真實的依據(jù)。

3 數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護中的發(fā)展歷史

圖像修復(fù)技術(shù)在歐洲文藝復(fù)興時期就已經(jīng)有應(yīng)用雛形，但是大多是藝術(shù)家在保持原圖像完整時，對藝術(shù)作品損壞部位進行二次創(chuàng)作，使藝術(shù)作品恢復(fù)“原樣”。但是受限于當時的技術(shù)手段，文藝復(fù)興時圖像修復(fù)需要由專業(yè)藝術(shù)家處理，且極容易對珍貴藝術(shù)作品產(chǎn)生二次損傷。而在工業(yè)時代，世界格局發(fā)生改變之后，圖像修復(fù)技術(shù)也伴隨計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生技術(shù)方面的革新。在美國與蘇聯(lián)競相開展空間項目作業(yè)時，因為宇宙空間成像條件不佳，加上儀器與飛行器會對成像效果造成不同程度的損壞，需要使用計算機技術(shù)對圖像進行修復(fù)，加快數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)更新?lián)Q代，但是也需要專業(yè)技術(shù)較強的技術(shù)人員操作，保障數(shù)據(jù)信息的安全性①。在如今互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，掃描儀等設(shè)備及數(shù)字技術(shù)更新，數(shù)字信息數(shù)量以海量形式爆發(fā)，人們急需一種計算機技術(shù)處理照片信息。在這種需求背景下，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)從概念到實際應(yīng)用，再到快速發(fā)展，迅速完成技術(shù)更迭。而文物保護需要穩(wěn)定有效的技術(shù)對圖像進行高質(zhì)量修復(fù)，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)與文物保護融合也逐漸加深。兩者相互促進、相互融合，提高數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的精準度，提高文物保護質(zhì)量。

4 數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護中的應(yīng)用

4.1 基于數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的文物虛擬修復(fù)技術(shù)

在文物保護工作中，將現(xiàn)有計算機技術(shù)與數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)相融合，構(gòu)建虛擬數(shù)據(jù)信息，完成對現(xiàn)存圖像的提取與修復(fù)工作，從而達到修復(fù)圖像滿足視覺需求，恢復(fù)圖像原有視覺效果的目的。圖像修復(fù)是針對圖像信息損失，采用科學(xué)技術(shù)對損失區(qū)域進行虛擬修復(fù)，對需要修復(fù)的圖像的周邊區(qū)域進行圖像預(yù)估，并借助專業(yè)人員從業(yè)經(jīng)驗，對待修復(fù)區(qū)域進行技術(shù)模擬，尋找適合的修復(fù)方案，達到恢復(fù)圖像原有狀態(tài)的目的。而在文物保護領(lǐng)域，因為歷史、環(huán)境等多種因素影響，導(dǎo)致現(xiàn)有出土或保留文物存在霉變、裂縫等多種病害。這不僅對文物欣賞造成一定障礙，對于研究文物相關(guān)信息也會造成信息丟失、研究方向誤導(dǎo)等多種問題。在過去很長一段時間，都是利用清洗、補色等手段修復(fù)文物，力求維持作品完整度②。文物修復(fù)從業(yè)人員利用豐富的修復(fù)經(jīng)驗、藝術(shù)鑒賞經(jīng)驗，直接在文物本體進行修復(fù)。這種方法不僅需要從業(yè)人員有較高藝術(shù)水平，也需要扎實的從業(yè)經(jīng)驗，不同從業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)會造成文物修復(fù)效果存在巨大差異。而利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)，可以借助計算機技術(shù)對待修復(fù)文物進行數(shù)據(jù)信息分析，利用統(tǒng)計學(xué)等多種學(xué)科技術(shù)原理，構(gòu)建完成文物預(yù)測模型，并使用已有圖像數(shù)據(jù)估算殘缺圖像區(qū)域，達到文物數(shù)字圖像虛擬修復(fù)，能夠縮短原本耗時較長的文物修復(fù)工作周期，并避免人工修復(fù)出現(xiàn)失誤，對文物產(chǎn)生更為嚴重的二次損傷。

4.2 基于數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的文物虛擬修復(fù)技術(shù)路線

雖然數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物保護方面應(yīng)用時間較晚，但是因為自身存在低風(fēng)險、低成本消耗，修復(fù)效果甚至比部分文物修復(fù)從業(yè)人員還要好的優(yōu)良特性，得到了文物保護從業(yè)人員的專業(yè)認可，在文物保護領(lǐng)域被廣泛接受。而基于數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的文物虛擬修復(fù)技術(shù)路線，主要有以下幾個：將待修復(fù)文物放置在數(shù)據(jù)采集的裝置上，預(yù)先對待修復(fù)文物基本類型進行劃分，例如瓷器、金屬制品等，再從相應(yīng)分類中根據(jù)文物年代、時期等特征設(shè)置為搜索關(guān)鍵詞，尋找類似文物數(shù)據(jù)，完成文物虛擬數(shù)字圖像基本資料數(shù)據(jù)采集。應(yīng)用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)，構(gòu)建完整的文物數(shù)字圖像，提取沒有被人為或自然影響的完好部分，將圖像信息存在缺陷、破壞的部分隔離③。利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)算法，使用有基于變分PDE圖像修復(fù)技術(shù)，或基于快紋理合成圖像補全技術(shù)，對文物進行虛擬修補，使虛擬數(shù)據(jù)構(gòu)建完成內(nèi)容，呈現(xiàn)文物的完整狀態(tài)。最后對文物虛擬修復(fù)結(jié)果進行評估，并將其作為文物實際修復(fù)使用，對文化與藝術(shù)價值進行分析，進行后續(xù)工作內(nèi)容。

4.3 案例分析

在2001年被炸毀的阿富汗巴米揚大佛，德國修復(fù)團隊收集了巴米亞大佛的殘留石塊，利用數(shù)字圖像修復(fù)，對佛像重新進行測繪工作，以虛擬數(shù)字模型方式重塑佛像。而由我國北京大學(xué)與美國芝加哥大學(xué)、美國華盛頓特區(qū)賽克勒博物館，收集了響堂山石窟佛像斷手、斷腳，將其與博物館現(xiàn)存佛像進行對比，利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)對佛像各個部件進行拼接，成為目前文物保護主流方式，即以部分實物對照完整實物，利用數(shù)字信息補全文物全部內(nèi)容。2002年大都會博物館亞當像摔碎，技術(shù)人員利用數(shù)字化技術(shù)掃描了所有碎片，并利用三維顯像方式對大理石雕像重新進行受力分析，使用數(shù)字圖像修復(fù)及其他技術(shù)，在12年后的2014年，再次展出了完整的亞當像。另外，大都會博物館還將修復(fù)全過程整理為技術(shù)文檔，是目前文物修復(fù)最具有影響效果的經(jīng)典案例。

4.4 修復(fù)工作注意事項

在數(shù)字圖像修復(fù)過程中，技術(shù)人員應(yīng)該保持嚴謹認真的態(tài)度，判斷可能會影響文物修復(fù)的各種因素，采用適當手段進行規(guī)避，保障文物保護工作穩(wěn)步落實。在修復(fù)工作開展前，需要從網(wǎng)絡(luò)收集文物相關(guān)信息，也可以與行業(yè)專家交流，明確文物類別、年代等信息以及文物性質(zhì)①。并且，文物損毀原因也要查明，方便數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)精準判斷修復(fù)方式，為快速完成文物修復(fù)工作提供有力保障。而圖像丟失或損毀部分，一定要根據(jù)文物完整部分，或同類型文物的相關(guān)信息，進行細致的文物修復(fù)工作，增強提高文物保護效果，避免文物修復(fù)出現(xiàn)不契合問題。在文物修復(fù)階段，也要對多種技術(shù)靈活應(yīng)用，整合多種修復(fù)技術(shù)，幫助文物復(fù)原工作穩(wěn)步落實。

4.5 應(yīng)用前景

當前數(shù)字圖像修復(fù)從電子商務(wù)到社交網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)融入社會各個領(lǐng)域。在文物保護領(lǐng)域，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)對殘缺文物進行修復(fù)是未來文物保護的發(fā)展趨勢。而且，近些年數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在文物信息數(shù)據(jù)采集、處理等方面累積了大量技術(shù)經(jīng)驗，相應(yīng)處理算法也趨近完善，傳統(tǒng)人工修復(fù)技術(shù)不足問題，可以得到有效彌補。針對文物殘缺部分，通過相關(guān)素材采集整體，以文物現(xiàn)存的部分，構(gòu)建貼近實際情況的完成部分。另外，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的指令算法也在智能化發(fā)展方向得到技術(shù)突破，未來文物保護中文物修復(fù)這一領(lǐng)域，將會以高效、高質(zhì)量的形式呈現(xiàn)。

5 結(jié)論

在文物保護方面，要注重科學(xué)技術(shù)與文化保護工作的契合性。雖然數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)目前具有較好的修復(fù)效果，可以提高文物修復(fù)效率，但是并不意味著相關(guān)從業(yè)人員可以滿足現(xiàn)狀，暫緩技術(shù)研發(fā)工作。文物修復(fù)從業(yè)人員應(yīng)當在積累修復(fù)應(yīng)用經(jīng)驗的同時，尋找其他應(yīng)用手段，推動文物保護以高新科技為載體，提高文物保護水平，從而全面提升文物修復(fù)質(zhì)量。