一种用于保护壁画图像的采集方法及识别系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于保护壁画图像的采集方法及识别系统，其先将相机设置在壁画前方的固定位置并且进行全景拍照，获得壁画的全景图像信息；然后将全景图像分割成若干个网格区域，并且相邻的网格区域中的图像部分重叠，然后对每个网格区域进行定位和标记；接着随机选取若干个校正区域并对每个校正区域进行定位和标记，每个校正区域由若干个相连接的网格区域组成，计算每个分割结果图像之间的距离；使用相机获得每个网格区域的局部图像，然后采用全景拼接技术拼接得到壁画全景的高清图像；再将得到的壁画的高清图像进行校正获得壁画的高清扫描图像。本发明专利技术具有扫描范围大，壁画图像采集和识别的精确度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于保护壁画图像的采集方法及识别系统
本专利技术属于平面图像采集
，具体涉及一种用于保护壁画图像的采集及识别系统。
技术介绍
中国的壁画艺术源远流长，各类丰富多彩的壁画是研究中国古代社会政治、经济、宗教、美术、建筑等方面的珍贵实物资料。壁画分布区域交广泛，如岩石、墓室、建筑装饰、洞窟、宫殿、寺观、民居等等，题材丰富，有神话传说、历史故事以及表现生活场景等，是古代文化的缩影，承载了古代的文化脉络，具有重要的历史价值和艺术价值。不同时期的壁画，代表着当时的文化特征和审美取向。壁画在经历了漫长的历史岁月中，因自然环境和人为因素等原因，导致许多古代壁画遭到不同程度的损坏，壁画保护是中国文物保护领域的重点，也是文物保护中比较复杂的，难度较大的一个分支。为了便于壁画的修复研究和文物遗迹所承载的信息真实长久地传播，首先需要将壁画图像进行图像数据采集,存储和传输。然而,由于壁画通常面积较大,如敦煌壁画面积达4.5万平方米。以建筑类壁画为例，由于壁画大多分布于建筑物外侧屋檐、内侧梁底、回廊、凹斗、门楣等处，分布复杂多样。现有技术中有采用横向滑轨以及升降配合的壁画采集方式，虽然能不用移动便可以实现大面积扫描，但是有时候需要观察壁画的细节而无法近距离拍摄，则需要移动装置靠近壁画并再次调节装置，操作复杂。同时现有技术大多采集装置摄像扫描角度单一，有些壁画横竖不一，导致采集过程不能从很好地角度拍摄到壁画的细节，导致不能获得壁画的清晰扫描图像。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术公开了一种用于保护壁画图像的采集方法及识别系统，扫描范围大，壁画图像采集和识别的精确度高。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种用于保护壁画图像的采集方法，其包括以下步骤：（1）将相机设置在壁画前方的固定位置并且进行全景拍照，获得壁画的全景图像信息；（2）对全景图像进行图像去噪，然后将全景图像分割成若干个网格区域，并且相邻的网格区域中的图像部分重叠，然后对每个网格区域进行定位和标记；（3）随机选取若干个校正区域并对每个校正区域进行定位和标记，每个校正区域由若干个相连接的网格区域组成；采用边缘检测算法对每个校正区域的图像进行处理，获得分割结果图像；根据定位信息，计算每个分割结果图像之间的距离；（4）使用相机对每个网格区域进行近距离拍照，获得每个网格区域的局部图像，然后采用全景拼接技术将网格区域的局部图像逐一拼接得到壁画全景的高清图像；（5）将步骤（4）中得到的壁画的高清图像转换成与原全景图像的比例一致的对比图像信息，根据步骤（3）中所得到的分割结果图像的特征，在对比图像中比对确定与分割结果图像的特征相同的区域，获得与分割结果图像相同的校正图像，并且进行定位和标记，然后计算在对比图像中，每个校正图像之间的距离，计算两个校正之间的距离与它们对应的分割结果图像之间的距离的差值，如果所述差值小于预设误差，则判定所述高清图像为拼接合格图像，即获得壁画的高清扫描图像，反之则判定高清图像不合格，需要重新对每个网格区域的局部图像进行拼接。进一步的，步骤（2）中所述图像去噪是采用非局部平均算法、三维块匹配算法、中值滤波算法中的任意一种。进一步的，步骤（4）中所述全景拼接技术可以采用SAD的块匹配算法进行网格区域的局部图像的拼接和融合，其具体是首先预设一个卷积核窗口，接着选取一个网格区域图像的中点，选此覆盖像素点，计算出所覆盖的像素点的灰度值,根据图像的极限约束,算出极限内的灰度值，然后利用该像素点的左边的灰度值减去右边的灰度值,再求取绝对值，再按照预设的步长移动窗口，重复操作，直到超出范围，此时求得最小值，就是图像的最佳匹配点，然后根据两个具有重叠部分的匹配图像，其长度相等的方法消除误匹配，再采用加权平均值法或二次插值法将图像融合得到壁画全景的高清图像。一种用于保护壁画图像的识别系统，其应用上述用于保护壁画图像的采集方法对壁画进行图像采集和识别，所述用于保护壁画图像的识别系统包括图像处理系统、相机云台系统、第一轨道车和第二轨道车；所述图像处理系统包括数据收发模块、存储模块、图像去噪模块、图像分割模块、校正图像提取模块、拼接模块、校正模块；所述数据收发模块包括4G路由器或无线WIFI模块，所述数据收发模块分别与图像去噪模块和校正模块连接，所述存储模块分别与图像去噪模块、图像分割模块、校正图像提取模块、拼接模块、校正模块连接，所述图像去噪模块用于接收数据收发模块发送的图像数据信息并进行去噪处理；所述图像分割模块用于调取存储模块中的图像信息，并将该图像信息分割成若干个网格区域，同时进行定位和标记；所述校正图像提取模块用于选取若干个相互连接的网格区域组成校正区域，并且对校正区域的图像进行处理，获得分割结果图像，同时根据定位信息，计算每个分割结果图像之间的距离；所述拼接模块用于将每个网格区域内的局部图像拼接得到壁画全景的高清图像；所述校正模块用于对拼接得到壁画全景的高清图像进行校正；所述第一轨道车和第二轨道车底部均设有行走系统用于在轨道上行走，所述第一轨道车和第二轨道车内均设有蓄电池为其提供电能，所述第一轨道车和第二轨道车的顶部均设有太阳能板，所述太阳能板与蓄电池连接，用于将太阳能转换成电能存储至蓄电池；所述第一轨道车的两端对称设有一个缠绕有第一缆线的第一卷筒，每个第一卷筒的外侧还设有一个缠绕有第二缆线的第二卷筒，所有的第一卷筒和第二卷筒的转动轴通过轴承座与第一轨道车连接；所述第一轨道车还设有第一电机、第一传动轴、第二电机、第二传动轴；所述第一电机通过齿轮带到第一传动轴转动，第一传动轴通过相互啮合的锥齿轮分别与两个第一卷筒通过连接，并且带动两个第一卷筒同步转动；所述第二电机通过齿轮带到第一传动轴转动，第二传动轴通过相互啮合的锥齿轮分别与两个第二卷筒通过连接，并且带动两个第二卷筒同步转动；所述第一卷筒和第二卷筒上设有缆线长度计量器，用于计算卷筒放出的缆线的长度；所述第一传动轴和第二传动轴通过轴承座与第一轨道车连接；所述第一轨道车还设有第一控制系统，所述第一控制系统包括相互连接的第一无线通信模块和第一中央处理器，所述第一控制系统分别与第一电机、第二电机和行走系统连接，用于控制第一电机和第二电机转动以及控制行走系统运行；所述第二轨道车的顶部两端分别设有一个卡扣用于固定第一缆线，两个卡扣之间的距离等于两个第一卷筒之间的距离，所述第二轨道车设有第二控制系统，所述第二控制系统包括相互连接的第二无线通信模块和第二中央处理器，所述图像处理系统设置在第二轨道车上并且与第二控制系统连接；所述相机云台系统包括相机、支撑板，所述相机固定在支撑板上；所述支撑板的两端分别连接有一个套筒，所述第二卷筒的第二缆线对应与套筒外侧固定连接，所述第一卷筒的第一缆线对应穿过套筒后通过第二轨道车上的卡扣与第二轨道车固定；所述用于保护壁画图像的识别系统还设有第一轨道和第二轨道，所述第一轨道为两条L型轨道相对布置且它们的顶部通过若干个均匀排布的连接杆连接；所述第二轨道为两条L型轨道相对布置且它们的底部通过若干个均匀排布的连接杆连接。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于保护壁画图像的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：/n（1）将相机设置在壁画（11）前方的固定位置并且进行全景拍照，获得壁画（11）的全景图像信息；/n（2）对全景图像进行图像去噪，然后将全景图像分割成若干个网格区域，并且相邻的网格区域中的图像部分重叠，然后对每个网格区域进行定位和标记；/n（3）随机选取若干个校正区域并对每个校正区域进行定位和标记，每个校正区域由若干个相连接的网格区域组成；采用边缘检测算法对每个校正区域的图像进行处理，获得分割结果图像；根据定位信息，计算每个分割结果图像之间的距离；/n（4）使用相机对每个网格区域进行近距离拍照，获得每个网格区域的局部图像，然后采用全景拼接技术将网格区域的局部图像逐一拼接得到壁画全景的高清图像；/n（5）将步骤（4）中得到的壁画的高清图像转换成与原全景图像的比例一致的对比图像信息，根据步骤（3）中所得到的分割结果图像的特征，在对比图像中比对确定与分割结果图像的特征相同的区域，获得与分割结果图像相同的校正图像，并且进行定位和标记，然后计算在对比图像中，每个校正图像之间的距离，计算两个校正之间的距离与它们对应的分割结果图像之间的距离的差值，如果所述差值小于预设误差，则判定所述高清图像为拼接合格图像，即获得壁画的高清扫描图像，反之则判定高清图像不合格，需要重新对每个网格区域的局部图像进行拼接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于保护壁画图像的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将相机设置在壁画（11）前方的固定位置并且进行全景拍照，获得壁画（11）的全景图像信息；
（2）对全景图像进行图像去噪，然后将全景图像分割成若干个网格区域，并且相邻的网格区域中的图像部分重叠，然后对每个网格区域进行定位和标记；
（3）随机选取若干个校正区域并对每个校正区域进行定位和标记，每个校正区域由若干个相连接的网格区域组成；采用边缘检测算法对每个校正区域的图像进行处理，获得分割结果图像；根据定位信息，计算每个分割结果图像之间的距离；
（4）使用相机对每个网格区域进行近距离拍照，获得每个网格区域的局部图像，然后采用全景拼接技术将网格区域的局部图像逐一拼接得到壁画全景的高清图像；
（5）将步骤（4）中得到的壁画的高清图像转换成与原全景图像的比例一致的对比图像信息，根据步骤（3）中所得到的分割结果图像的特征，在对比图像中比对确定与分割结果图像的特征相同的区域，获得与分割结果图像相同的校正图像，并且进行定位和标记，然后计算在对比图像中，每个校正图像之间的距离，计算两个校正之间的距离与它们对应的分割结果图像之间的距离的差值，如果所述差值小于预设误差，则判定所述高清图像为拼接合格图像，即获得壁画的高清扫描图像，反之则判定高清图像不合格，需要重新对每个网格区域的局部图像进行拼接。


2.根据权利要求1所述用于保护壁画图像的采集方法，其特征在于：步骤（2）中所述图像去噪是采用非局部平均算法、三维块匹配算法、中值滤波算法中的任意一种。


3.根据权利要求1所述用于保护壁画图像的采集方法，其特征在于：步骤（4）中所述全景拼接技术可以采用SAD的块匹配算法进行网格区域的局部图像的拼接和融合，其具体是首先预设一个卷积核窗口，接着选取一个网格区域图像的中点，选此覆盖像素点，计算出所覆盖的像素点的灰度值,根据图像的极限约束,算出极限内的灰度值，然后利用该像素点的左边的灰度值减去右边的灰度值,再求取绝对值，再按照预设的步长移动窗口，重复操作，直到超出范围，此时求得最小值，就是图像的最佳匹配点，然后根据两个具有重叠部分的匹配图像，其长度相等的方法消除误匹配，再采用加权平均值法或二次插值法将图像融合得到壁画全景的高清图像。


4.一种用于保护壁画图像的识别系统，其特征在于：其应用如权利要求1～3所述的用于保护壁画图像的采集方法对壁画（11）进行图像采集和识别，所述用于保护壁画图像的识别系统包括图像处理系统、相机云台系统（12）、第一轨道（13）车（1）和第二轨道（14）车（2）；所述图像处理系统包括数据收发模块、存储模块、图像去噪模块、图像分割模块、校正图像提取模块、拼接模块、校正模块；所述数据收发模块包括4G路由器或无线WIFI模块，所述数据收发模块分别与图像去噪模块和校正模块连接，所述存储模块分别与图像去噪模块、图像分割模块、校正图像提取模块、拼接模块、校正模块连接，所述图像去噪模块用于接收数据收发模块发送的图像数据信息并进行去噪处理；所述图像分割模块用于调取存储模块中的图像信息，并将该图像信息分割成若干个网格区域，同时进行定位和标记；所述校正图像提取模块用于选取若干个相互连接的网格区域组成校正区域，并且对校正区域的图像进行处理，获得分割结果图像，同时根据定位信息，计算每个分割结果图像之间的距离；所述拼接模块用于将每个网...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洁，未小妹，宿祥杰，
申请(专利权)人：周洁，
类型：发明
国别省市：上海;31