浅谈敦煌壁画的数字保护技术

敦煌壁画是宝贵的世界文化遗产，承载着人类历史文明，保护敦煌壁画意义重大。其中，数字化技术的介入，为敦煌壁画艺术信息的永久性无损保存提供了新的思路，此外，还可以将人工智能与图像处理技术相结合，研究壁画的衰退演变过程并重现其原貌。

01 摄影采集

摄影采集工作是壁画数字化的第一个重要环节，利用定制的轨道，对壁画逐格、逐行摄影采集。拍摄的一行数据会传入计算机，技术人员对图像的曝光、清晰度、重合度、数量等技术参数做检查，符合要求后摄影师再进行下一行的拍摄。

02 图像处理

前期摄影采集的原始照片由后期图像处理人员进行图像拼接处理，将重叠50%的图像拼接成一幅完整的图像。自动拼接与手动拼接相结合，对拼接图像的形变、色彩等方面做了较好的控制。

03 定位纠正

最终拼接的图像利用激光扫描获取的点云影像强度图，利用壁画定位、纠正和测量系统，进行图像形变纠正，可将图形形变控制在2毫米之内。

04 全景漫游

摄影采集是全景漫游制作的基础工作。根据洞窟的形制选择节点的数量和位置，在节点位置支稳三脚架，根据所用镜头决定云台的旋转角度和拍摄张数。完成采集后，检查图像的焦点、白平衡、曝光、相邻图像的重合度等。确保采集的内容没有问题后再挪动三脚架进行下一个节点的拍摄。

05 数据校验

敦煌研究院自主设计并开发了敦煌石窟海量数据无差错传输校验软件，针对不同介质的传输速率对数据进行分块传输再合并，确保数据传输的一致性和完整性。

06 数据存储

数据存储对整个数字化来说非常重要，敦煌石窟壁画数字化的数据已累计产生近100TB的数据，数据量每年增长20余TB。针对如此巨大的数据量，研究院建立了数据管理规章制度，划分逻辑存储空间，通过硬件存储设备搭建磁盘阵列，确保数据安全存储。

07 智能化临摹辅助技术

1.计算机辅助生成线描图

先使用边沿提取对壁画图像进行预处理。对于壁画中损坏或缺失比较严重的部分，可以采用基于样本学习的方法来替换或者补充该部分。最后，采用矢量化技术和插值算法，模拟出一定程度的不同风格的描线图，对部分线条进行精细的修改。

2. 计算机辅助着色敦煌壁画

通过模式识别方法、人工智能技术等对由计算机辅助所做出的敦煌壁画进行着色。确定着色区域，选择适合的颜色，选择笔刷对区域绘制。

08 色彩虚拟复原技术

利用智能化对象色彩分层技术、区域和边缘提取技术，完成壁画对象分割。利用专家的经验知识以及颜料特性，并考虑纹理特性对壁画整体风格的影响，综合推理，实现对壁画的变褪色过程演示。利用色彩协调知识、敦煌壁画色彩风格等信息实现对敦煌壁画的色彩复原。

数字化的文物保存、修复、研究与开发技术，将使文物研究与保护的方法与手段跨上一个新台阶，使我国从文物保存大国向文物保护研究大国发展。壁画类遗产应借由数字化技术，充分传承其承载的丰富文化内涵。