[發明專利]改進損失函數SinGAN的墓室壁畫分塊間缺失信息的重建方法

在審

• 申請號: 202110267441.8
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112884673A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 吳萌;任義;王姣;高怡寧
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發明公開了一種改進損失函數SinGAN的墓室壁畫分塊間缺失信息的重建方法，包括以下步驟：取壁畫集中的任一一幅壁畫分塊圖像I_r，再對其進行下采樣為{I_r0,I_r1,I_r2,I_r3,I_r4}，其中，I_m4為掩膜后下采樣4次的壁畫；向生成器的最底層輸入I_m4，經生成器G₄生成外延性壁畫G₄(I_m4)，將G₄(I_m4)與I_r4輸入到判別器D₄進行比較判別，并根據損失函數更新該層的權重參數；得生成器中各層的權重參數；利用訓練集及判別器對生成器進行訓練，使得生成器與判別器達到納什均衡，然后利用訓練后的生成器進行墓室壁畫分塊間缺失信息的重構，該方法能夠實現壁畫分塊間外延性信息的重建。

技術領域

本發明屬于數字圖像修復領域，涉及一種改進損失函數SinGAN的墓室壁畫分塊間缺失信息的重建方法。

背景技術

墓室壁畫對我國古代史和藝術史有著雙重重要的意義，它真實地反映了古代中國人的生活狀況、社會風尚和藝術趣味,同時也反映了人們的宗教信仰、喪葬文化等諸多方面的狀況。由于墓室壁畫與殿堂壁畫與石窟寺壁畫不同，其深埋地下數千年，未挖掘之前完全是密閉的空間，殘留信息可靠性強。且墓室壁畫幅面較大，以章懷太子墓馬球圖為例：壁畫長近7米高3米。在上世紀七八十年代的考古挖掘條件下，只能采取分塊揭取的方式。這就產生了大量分塊保存的珍貴墓室壁畫，而揭取的過程也讓壁畫產生了塊間信息缺失，影響整幅壁畫的連貫性與完整性。

目前計算機輔助古代壁畫進行數字信息修復的方法digital Image inpaiting是通過檢索圖像信息缺失區域的邊緣，利用圖像殘存信息從邊緣擴散并填充到缺損區域內部，如剝洋蔥般層層填補信息空洞，最終完成壁畫信息的重建。此類技術主要從兩個技術方向來完成，一方面是基于像素擴散的PDE類模型，其通過計算填充前緣的高階偏導函數，利用不同的擴散方程完成信息填充，缺點是當畫面信息缺失較大時會產生模糊現象；另一方面是基于樣本填充的紋理合成類模型，其通過比對存留樣本與填充前緣的相關性，按照一定的填充順序完成信息補全，缺點是大量相似樣本的填充會產生馬賽克效應。這兩種方法面臨缺失區域較大時均不能達到良好的墓室壁畫修復效果，且僅從現有殘存信息中尋找可用信息，局限性較大，對于分塊壁畫只能向內填充空洞，無法達到分塊壁畫間外延性信息的重建需求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種改進損失函數SinGAN的墓室壁畫分塊間缺失信息的重建方法，該方法能夠實現壁畫分塊間外延性信息的重建。

為達到上述目的，本發明所述的改進損失函數SinGAN的墓室壁畫分塊間缺失信息的重建方法包括以下步驟：

1)對墓道中分塊挖掘的一幅壁畫的多個分塊進行圖像采集，獲取壁畫分塊圖像，對壁畫分塊圖像添加掩碼后進行min-max標準化，再通過標準化后的壁畫分塊圖像構建圖像集，將該圖像集作為SinGAN生成壁畫間外延性信息的訓練集；

2)構建基于SinGAN且包含5個尺度的生成器及判別器的生成網絡，并增加重構損失L_rec、像素重建損失及紋理損失L_texture的損失函數；

3)取壁畫集中的任一一幅壁畫分塊圖像I_r，再對其進行下采樣為{I_r0,I_r1,I_r2,I_r3,I_r4}，其中，I_m4為掩膜后下采樣4次的壁畫；