[發明專利]基于高光譜圖像降維與融合的彩繪文物圖案增強方法

有效

• 申請號: 201810121680.0
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108416746B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 彭進業;俞凱;王珺;張群喜;梁海達;劉成;閆青;溫睿;羅迒哉;王琳;李展
• 申請（專利權）人: 西北大學;陜西歷史博物館
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/90;G06T7/10;G06V10/40;G06V10/77
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王芳

本發明公開了一種基于高光譜圖像降維與融合的彩繪文物圖案增強方法：步驟一，得到校正后的高光譜圖像；步驟二，選出合成真彩色圖像的子波段，合成真彩色圖像；步驟三，采用最小噪聲分離方法進行處理得到主成分圖像；步驟四，對每個主成分圖像進行顯著性目標檢測，得到最優主成分圖像；步驟五，將最優主成分圖像中的細節信息通過基于稀疏表示的圖像分解提取，并通過細節注入到步驟二的真彩色圖像中，得到彩繪文物的最終融合圖像。本發明將顯著性目標檢測技術運用到最小噪聲分離結果的最優主成分圖像選擇中，在降低數據維度和減少處理時長的同時，更加提高了數據處理的科學性和系統的智能性，為大量數據的處理打好了基礎。

技術領域

本發明屬于信息技術領域，涉及高光譜圖像處理技術，具體是一種基于高光譜圖像降維與融合的彩繪文物圖案增強方法。

背景技術

文物是人類重要的文化遺產，具有豐富的歷史、藝術和科學研究價值。但是在發展的歲月長河中，文物會受到不同程度的破壞，尤其是彩繪文物(包括彩繪陶器和彩繪壁畫等)的破壞會更加嚴重。為了挖掘出文物中的隱性信息，更深入的復原文物的內容、了解其研究藝術手法、發現潛在病害以及分析修復保護痕跡等，研究者們提出了一系列解決問題的方法。

隨著現代科學技術的飛速發展，高光譜遙感科學作為一種綜合性技術，在各個方面得到了廣泛的發展，其能夠在紫外至近紅外范圍內獲得許多連續的圖像，每個圖像數據包含了數百的光譜信息。高光譜成像技術是目前最為安全、不易受檢測對象和檢測環境限制的無損、非接觸檢測新技術之一，因此對文物的研究逐漸引入高光譜成像的分析技術和手段。

由于高光譜圖像數據冗余大、噪聲多，所以在現有處理方法中，最小噪聲分離技術常常被用于降低數據維度、去除噪聲，獲取相應的主成分信息作為后續處理的基礎。但在選取主成分信息的過程中，一般研究人員根據自身的主觀判斷選取，這樣的選取方式效率低，同時，不具有科學性，導致系統的智能型低。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是，提供一種面向彩繪文物隱藏信息挖掘的高光譜圖像降維與融合方法。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案予以解決：

1、一種基于高光譜圖像降維與融合的彩繪文物圖案增強方法，包括如下步驟：

步驟一，將彩繪文物的原始高光譜圖像的像元的亮度值轉換為像元的反射率，得到校正后的高光譜圖像；

步驟二，計算步驟一得到的校正后的高光譜圖像中紅、綠、藍三個波段范圍的中心波段，選出合成真彩色圖像的子波段，將得到的三個子波段分別對應R,G,B通道合成真彩色圖像；

步驟三，對步驟一得到的校正后的高光譜圖像采用最小噪聲分離方法進行處理，得到主成分圖像；

步驟四，對步驟三得到的每個主成分圖像進行基于層次輪廓閉合的整體性顯著性目標檢測，包括基于封閉完整性以及封閉可靠性的顯著性目標檢測，然后對得到的結果細化后再組合，根據組合的結果得到最優主成分圖像；

步驟五，將步驟四的最優主成分圖像中的細節信息通過基于稀疏表示的圖像分解提取，并通過細節注入到步驟二的真彩色圖像中，得到彩繪文物的最終融合圖像。

進一步的，所述步驟二包括如下步驟：

步驟21，從校正后的高光譜圖像中選出紅、綠、藍三個波段范圍中對應的多個波段；

步驟22，對于紅色波段范圍，利用下式計算得到紅色波段范圍的中心波段的像素點反射率：

表示第j個波段的第i個像素點的反射率；表示中心波段的第i個像素點的反射率；i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；m表示紅色波段范圍內的波段個數；n表示圖像的像素點個數；