[發明專利]一種基于可視分析的古代石窟寺壁畫病害模式的確定方法

有效

• 申請號: 201310415112.9
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103473455A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 張加萬;鄂艷麗;原野;劉大健;康凱
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06F17/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發明涉及一種采用可視分析和交互技術手段實現古代石窟寺壁畫病害分析系統，尤其涉及一種基于可視分析的古代石窟寺壁畫病害模式的確定方法。

背景技術

文化遺產是歷史留給人們的寶貴財富，在全球化的今天，對于傳統文化的保護，逐漸成為世界各國政府和民間關注的一大焦點。石窟寺壁畫作為世界文化遺產，例如我國的敦煌莫高窟因其洞窟內精美的壁畫而著名。然而這些寶貴的壁畫正在遭受人為損害和自然環境導致的退化問題，它們可能是物理、化學、生物等多方面因素影響的結果，包括自然老化、環境退化和人類活動等因素。因此，壁畫呈現了不同的病害，根據現象可以把它分為裂隙、脫落、褪色、皰疹、起甲、酥堿、空鼓和霉變。因此保存壁畫并且使這些歷史文化遺產免受自然環境導致的退化和人為損害是非常重要的。

可視分析是一項近幾年發展起來的新技術，是信息可視化和科學可視化領域發展的產物，是人們理解和詮釋大規模復雜情況的重要手段和途徑。它主要借助于交互式用戶界面對復雜數據對象進行分析推理決策，從海量和動態的數據中整合信息，獲取對復雜信息的更深層的理解。信息可視化技術是在現代信息處理平臺的基礎上，根據用戶對信息的需要，利用適當的可視化符號表示各種信息和信息內外部的關系，使人們更方便、快速地與信息源進行交互，發現隱藏在信息中的各類知識，進行更有效的交流。計算機對于信息的可視化展示與人的觀察和分析結合，形成了高效地可視分析方法用來解決各種難題。

如今，人們對于文化遺產的保護已經做了大量的工作，一方面，針對壁畫病害，他們所作的人工普查報告和文物數據相對全面，對于壁畫病害機理如酥堿、霉變、脫落、崖體變形的深度分析；對無機鹽結晶與溫濕度關系的研究；對有機顏料降解的減緩和控制研究；對顏料成分和性質分析；溫濕度小氣候、沙漠小環境、游客對壁畫病害影響的研究；壁畫的光照敏感性研究，也曾展開國際合作針對特定石窟寺壁畫開展全方位保護項目。各個保護項目獨立展開，雖然精細，但是其一是其工作信息化自動化程度低，缺乏行之有效的規范和標準，其二是各自為戰的保護模式很難通過大規模數據發現潛在的規律和風險。另一方面，他們開發了一系列收集、分析、可視化和建模文化遺產信息的方法。如可視化中的虛擬現實技術或者3D重建技術；基于GIS的通用的可視化系統；CAD測繪等。但是這些方法并不是專用于文化遺產保護，甚至目前還沒有專用于分析和可視化壁畫病害的方法。

雖然目前已經進行了許多調查和研究工作，并且將越來越多的關于壁畫普查和監測數據存儲在數據庫中，但是由于以下原因，病害的分析、可視化、理解是非常具有挑戰性的，第一，病害的復雜性部分取決于壁畫本身的結構的復雜性；第二，由于數據獲得方式和描述的多樣性，數據是異構的、多維的、多種屬性的；第三，壁畫病害的退化機制是非常復雜的，因為大部分病害是多種因素綜合作用的結果；第四，大部分壁畫在它們被發現之前已經經歷了很長的歷史，因此已經被監測和記錄的時間是相對較短的，從而用于研究病害的信息和數據是有限的，特別是關于形成過程和機制方面的資料是非常少的；第五，病害有不同的特征，常常被分為穩定性病害和活動型病害。

發明內容

針對上述現有技術中的不足和將壁畫病害數據可視化所面臨的挑戰，本發明提供一種基于可視分析的古代石窟寺壁畫病害模式的確定方法，將可視分析技術應用于傳統的壁畫病害的研究方面，是一套分析和假設驗證的工具，以此用來發現壁畫的病害模式，能高效的分析壁畫的病害模式，包括病害的空間分布和時間演化模式等。

為了解決上述技術問題，本發明一種基于可視分析的古代石窟寺壁畫病害模式的確定方法，包括以下步驟：

步驟一、建立石窟寺洞窟基礎數據庫，該數據庫中包括洞窟的位置信息和營造朝代，所述位置信息包括洞窟號和洞窟的坐標；數據庫中還包括經過多次普查得到的病害信息和普查時間，所述病害信息包括病害種類、病害數和病害的嚴重程度；所有病害信息均為高維的特征向量；