[發明專利]一種結合外部邊緣信息和內部聚合筆道的線描畫生成算法

在審

• 申請號: 201711418454.0
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108171771A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 孫迪;馬文濤;陳亞瑞;張傳雷;史艷翠;許迪
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06T7/13;G06T7/136;G06T5/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發明涉及一種結合外部邊緣信息和內部聚合筆道的線描畫生成算法，其主要技術特點是：對于輸入的壁畫圖像I，進行灰度化處理得到去噪后的灰度圖像I₀；對I₀進行邊緣提取，得到筆道外部邊緣圖I₁；利用高頻濾波對I₀進行提升得到筆道內部細節圖I₂；綜合I₁和I₂的信息進行筆道融合，生成一條完整筆道I₃；基于閾值分割和信息疊加的筆道修補，得到完整性增強的線描圖I₄；利用Portace方法對I₄進行矢量化處理，得到平滑一致的結果線描圖。本發明設計合理，能夠將彩色壁畫圖像處理生成能保留壁畫主結構和藝術風格的線描矢量圖，能夠準確地描述邊緣特征，同時處理速度很快。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其是一種結合外部邊緣信息和內部聚合筆道的線描畫生成算法。

背景技術

壁畫是我國珍貴的文化遺產之一，而起底于敦煌壁畫的線描畫，既是中國傳統繪畫特有的一種繪畫方式，又是一種特殊的壁畫保護手段，具有重要的研究價值。傳統的線描繪制主要依靠手工操作。由于壁畫的特殊性，畫工只能依靠局部燈光進行繪制；隨著多媒體技術的推廣，可對洞窟壁畫進行拍照或錄制，畫工再比對著數字壁畫進行線描繪制工作。依靠手工進行線描繪制的過程十分復雜并且非常耗時，與壁畫面臨的威脅蔓延的速度相比，以此達到保護壁畫的目的十分微小，而利用計算機和圖像處理技術，對壁畫進行線描生成過程，既不會對文物造成損害，也具有高效、可復用等傳統方法沒有的特點，因此有必要針對數字化壁畫開展線描圖生成技術研究。

對數字化壁畫開展線描圖的關鍵技術邊緣提取，典型的邊緣提取算子有Canny算法等，但將這些算子直接應用于線描畫的提取時，會對筆道兩側產生響應，從而出現同一筆道對應2個邊緣的情況。全局邊緣概率檢測算子(Glabalized Probability of aBoundary，gPb)具有較高的準確率，并且對于一些較細的筆道只生成一條邊緣，但是其寬度為單像素、連續性也較差，如果不進行骨架提取處理，gPb算子的結果雖然能夠體現筆道的寬度，但是無法提取比較密集的筆道。

經過專利檢索，目前與壁畫圖像處理有關的國內發明專利主要集中在壁畫圖像的數字化修復、壁畫圖像采集、以及壁畫分類識別等，以上專利并沒有涉及彩色壁畫圖像的線描圖提取或生成過程，無法對壁畫生成精確的線描圖。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種設計合理、速度快且能保留壁畫的主結構和藝術風格的結合外部邊緣信息和內部聚合筆道的線描畫生成算法。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種結合外部邊緣信息和內部聚合筆道的線描畫生成算法，包括以下步驟：

步驟1、對于輸入的壁畫圖像I，使用高斯濾波器去除噪聲并進行灰度化處理得到去噪后的灰度圖像I₀；

步驟2、對灰度圖像I₀進行邊緣提取，得到筆道外部邊緣圖I₁；

步驟3、利用高頻濾波對灰度圖像I₀進行提升得到筆道內部細節圖I₂；

步驟4、綜合筆道外部邊緣圖I₁和筆道內部細節圖I₂的信息進行筆道融合，生成一條完整筆道I₃；

步驟5、基于閾值分割和信息疊加的筆道修補，得到完整性增強的線描圖I₄；

步驟6、利用Portace方法對線描圖I₄進行矢量化處理，得到平滑一致的結果線描圖。

進一步，所述步驟2的具體處理過程如下：