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1.一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：
在至少三個不同的角度對石刻文字進(jìn)行拍照；
利用攝影測量技術(shù)測量出照片中的文字三維尺寸；
在照片中選擇文字平面與像平面最接近的一幅進(jìn)行失真校正，對校正后的圖像進(jìn)行文字分割；
利用實(shí)物拓片背景樣本或巖石圖像樣本進(jìn)行拓片的背景建模；
將分割后的字體與拓片背景融合；
采用墨汁與宣紙的擴(kuò)散滲透過程模擬拓片效果，完成數(shù)字拓片的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：在拍攝石刻文字圖像時，在石刻附近放置尺寸已知的標(biāo)志板，標(biāo)志板上設(shè)有規(guī)則排列的幾何圖形，拍攝時需要在至少三個不同的角度對石刻文字進(jìn)行拍照。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：石刻文字圖像校正方法如下：
對于平面上的石刻文字，利用橫向或縱向有規(guī)則排列的文字上下或左右邊界線構(gòu)成平行線的消失點(diǎn)進(jìn)行圖像的校正：
對于行書或草書利用文字包圍盒的四周平行線構(gòu)成的平行線消失點(diǎn)進(jìn)行圖像校正，如果圖像中無法自動獲取具有平行線的特征，則手動加入平行線特征，根據(jù)石刻平面和圖像-1
平面上兩點(diǎn)X，x的投影關(guān)系得到：X＝H x＝MSMAMPx，其中MS，MA，MP分別為相似矩陣、仿射矩陣和投影矩陣，
T
投影矩陣定義為 其中l(wèi)∞＝(l1l2l3) 是連個消失點(diǎn)構(gòu)成的消失線，
將投影矩陣作用到圖像后，則仿射矩陣定義為： 如果已知世界平面上
的兩條直線l＝(l1 l2 l3)和m＝(m1 m2 m3)間的夾角為θ，α，β位于以(cα，cβ)為圓心的圓上： 此圓半徑為 其中a＝-l2/l1，b＝-m2/m1，
利用一對已知夾角或長度比或其組 合計算出兩個圓，其交點(diǎn)即為(α，β)， 相似矩陣用如下公式計算： s為比例因子，R為旋
-1
轉(zhuǎn)矩陣，t為平移向量，計算出MP，MA，MS后，即可計算出射影變換矩陣H ； 對于刻在曲面巖石上的石刻:
利用基于變換不變的低秩結(jié)構(gòu)的文字校正方法將曲面石刻字體的姿態(tài)進(jìn)行校正,石刻中單個文字圖像D由低秩矩陣A和稀疏誤差矩陣E構(gòu)成，即
D＝A+E (1)
字符圖像當(dāng)做低秩結(jié)構(gòu)處理，字符的變形τ通過求解如下的最優(yōu)化問題得到： 優(yōu)化的校正變換τ通過線性化方程(1)計算τ的增量Δτ迭代求解獲得，即： 采用交替方向法對公式(3)進(jìn)行高效的求解，即：
對于圖像中的多個文字同時校正的情況,通過如下的最優(yōu)化方法計算得到： s.t.D oτ+JΔτ＝A+E，A＝A1，…，An].
通過最小化增量朗格朗日函數(shù)求解上式，即：
或者，采用文獻(xiàn)圖像的幾何校正方法、利用立體視覺恢復(fù)曲面文字信息、基于三維形狀建模的彎曲文獻(xiàn)圖像恢復(fù)方法進(jìn)行石刻文字的校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：石刻文字圖像分割時：校正后的圖像利用中值濾波濾波器、雙邊濾波濾波器進(jìn)行去噪平滑處理，然后根據(jù)圖像的特征進(jìn)行分類，分為四類，噪聲較少的圖像、邊界較清晰但包含較多噪聲的石刻圖像、邊界較模糊的圖像和長期經(jīng)過風(fēng)化的殘缺字體，以上四類分別采用基于Ostu的自動閾值分割、基于水平集的文字分割、基于紋理的分割和基于手動交互分割方法進(jìn)行圖像的文字的分割處理，對處理后有噪聲的圖像采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理，去除多余噪聲，得到清晰的文字輪廓圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：拓片背景建模方法如下：將現(xiàn)有手工拓片背景利用高分辨率掃描儀進(jìn)行掃描，獲得具有不同紋理特征的拓片背景圖像，將多張子背景圖像拼接在一起,在圖像拼接前需要將每張背景紋理子圖像色階統(tǒng)一,色階調(diào)整計算公式為：
具體計算時首先選擇一張子圖像作為參考圖像，以其黑色部分像素為基準(zhǔn)，方法如下：
（1）分別對參考圖像和目標(biāo)圖像的各個通道求其均值，為Inew1和Iold2， （2）再對兩幅圖片像素值小于均值部分再求一次平均值，為Inew3和Iold4，根據(jù)公式（5）求得其對應(yīng)關(guān)系參數(shù)σ，
（3）再通過公式（5）和所得參數(shù)σ對目標(biāo)圖像進(jìn)行色階變換；
各實(shí)物拓片紋理子圖像經(jīng)過色階統(tǒng)一后，利用紋理合成方法拼接起來構(gòu)成一張大分辨率的拓片背景圖像，具體方法利用基于狄利克雷邊界條件的泊松微風(fēng)方程公式推導(dǎo)得到圖片插值公式如下：
其中fp為需插值區(qū)域中p點(diǎn)的像素值，Np為p的鄰域，|Np|為鄰域數(shù)目，|Np|一般為
4，Ω為邊界，是q點(diǎn)處于邊界外的圖片像素值，vpq是插值引導(dǎo)向量場，設(shè)為帶權(quán)重的梯度值，取為 其中n為重疊區(qū)域大小，i為變量循環(huán)參數(shù)，i∈[1，n-1]，根據(jù)具體圖片來設(shè)置n和vpq，若圖片重疊區(qū)域差別不大，則可以把n取小一點(diǎn)，減小模糊，vpq也可以取為某幅圖片的梯度；設(shè)圖片為具有m個需插值點(diǎn)，即m個未知數(shù)，則共有m個線性方程，這樣就可以解得所需區(qū)域的像素值；需要注意的是對各個點(diǎn)進(jìn)行分類，考慮其鄰域點(diǎn)數(shù)和位置，若在內(nèi)部，則沒有 在外部，則有 從中間截取小塊圖像放大后拼接處沒有明顯的拼接痕跡；
從實(shí)物拓片的高清掃描圖像中截取具有拓片背景特征的子圖像塊，將子背景圖像塊隨機(jī)排列后再利用多紋理合成方法將子背景圖像融合成一張完整的拓片背景圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：拓片背景建模方法如下：首先將巖石彩色圖像變?yōu)榛叶葓D像，而且采用動態(tài)閾值和圖像色階調(diào)整，將灰度圖像變?yōu)轭惗祱D像，類二值圖像是指圖像中的象素灰度大部分集中在0和255附近，但圖像仍然是256階灰度的圖像，并非二值圖像；
對類二值圖像做進(jìn)一步的處理，通過表面化學(xué)和紡織工業(yè)中對吸附和擴(kuò)散過程研究得出的定性規(guī)律和定量方程，能夠定量、高精度地模擬巖石突起顆粒和宣紙接觸后的滲透和擴(kuò)散過程，當(dāng)巖石突起顆粒和宣紙接觸時，墨汁溶液就會發(fā)生交互作用，墨汁顆粒開始在兩相交界處進(jìn)行遷徙，采用表面化學(xué)工程中的Dubinin-Raadushkevich等溫線方程模擬該過程，該方程的優(yōu)點(diǎn)在于正好對拓片時的壓力對吸附過程進(jìn)行了準(zhǔn)確的建模： 其中ρ是墨汁顆粒濃度；Δp是整個吸附過程中墨跡濃度發(fā)生的變化量；kG是氣體常數(shù)，即8.314J/(mol.K)；T為溫度，一般設(shè)為常數(shù)；β為親和系數(shù)，用于表征被吸附物質(zhì)的極化度；E0為吸收劑的吸附特征能量，其主要取決于宣紙的毛孔密度；Pmax為壓力感應(yīng)系數(shù)；P為巖石顆粒與宣紙間接觸區(qū)域的局部壓力；
采用如下的公式以保證吸附過程中墨汁顆粒的質(zhì)量守恒：
其中 為巖石顆粒在石刻t與宣紙上位置(x，y)相接觸點(diǎn)的瞬時局部速度，ηx,y為宣紙上位置(x，y)處的纖維密度；
為避免吸附過程陷入數(shù)值計算振蕩，引入吸附過程中可以遷移的墨汁顆粒總量上限，該極限值由以下方程導(dǎo)出：
通過求解上式計算出上限值 即
利用上述的墨汁滲透過程，將類二值圖像中白色區(qū)域邊緣生成墨汁滲透和擴(kuò)散效果，獲得更加具有逼真效果的拓片背景圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：石刻文字的三維尺寸，利用攝影測量技術(shù)測量出文字的三維尺寸;
對石刻字體進(jìn)行拍攝時，在石刻旁邊放置特征點(diǎn)尺寸已知的標(biāo)志板，需在不同角度拍攝至少三張圖像;
首先利用標(biāo)志板信息計算相機(jī)的參數(shù)，利用相機(jī)內(nèi)外參數(shù)計算出圖像上石刻字體平面x、y兩個方向上的一個距離值,采用字體包圍盒的x、y方向的兩個邊作為計算單元，最后根據(jù)文字圖像的包圍盒尺寸計算出文字實(shí)際的真實(shí)尺寸;
在提取標(biāo)志板角點(diǎn)時,采用手動方式選取標(biāo)志板棋盤格的三個頂點(diǎn),第四個頂點(diǎn)自動計算，然后根據(jù)棋盤格的大小，自動計算出其余棋盤格角點(diǎn)像素精度的坐標(biāo)，記為q，然后以q為中心的一個鄰域窗口內(nèi)的像素記為pi，由q和pi構(gòu)成的矢量與pi點(diǎn)的梯度正交，在pi點(diǎn)的周圍找到多組梯度及相關(guān)向量qipi，令其點(diǎn)積為0，通過求解方程組獲得亞像素精度的角點(diǎn)坐標(biāo)q;
計算出標(biāo)志板上的角點(diǎn)圖像坐標(biāo)后，利用張氏標(biāo)定方法，計算出相機(jī)參數(shù)及投影矩陣元素ai；j;
根據(jù)相機(jī)投影關(guān)系得到關(guān)于投影矩陣元素ai，j的線性方程：
計算出相機(jī)標(biāo)定參數(shù)和投影矩陣及圖像空間的匹配點(diǎn)集，將上式變換為： 對統(tǒng)一標(biāo)識點(diǎn)列方程轉(zhuǎn)化為矩陣形式為：
其中，X，Y，Y為空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)，ai，j，bi,j分別為兩幅圖像投影矩陣元素，u1，v1為標(biāo)記點(diǎn)在左圖中的亞像素圖像坐標(biāo)，u2，v2為標(biāo)記點(diǎn)在右圖中的亞像素坐標(biāo)，4個方程解算3個未知數(shù)，采用最小二乘法計算出最優(yōu)解即可得到圖像上點(diǎn)的三維空間坐標(biāo); 根據(jù)相機(jī)參數(shù)及對應(yīng)點(diǎn) 及 計算出石刻平面上VA、VB的長度，石刻平
面上其他文字的尺寸，根據(jù)同樣的方法獲得。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：石刻文字的三維尺寸的測量：對位于石灰?guī)r懸崖峭壁上的摩崖石刻，先利用長焦高倍鏡頭拍攝石刻圖像，再利用激光測距儀或全站儀等輔助設(shè)備獲得石刻平面內(nèi)x、y兩個方向標(biāo)志尺寸，石刻上其他文字尺寸據(jù)此推算出來。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：背景圖像和分割石刻文字的融合：將文字圖像和背景圖像設(shè)置為相同大小分辨率，在文字圖像上將灰度值為（0,0,0）的像素的α通道設(shè)置為全透明，即α＝0，然后將文字圖像和背景圖像融合得到新的圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：分割字體圖像的墨水滲透擴(kuò)散和數(shù)字拓片生成：
將背景圖像和分割后的字體圖像融合后，需要采用數(shù)字化的方法模擬出字體邊緣墨水與宣紙上的擴(kuò)散及宣紙的吸附和沉降過程；將其建模為一個物質(zhì)擴(kuò)散過程，利用對流擴(kuò)散方程以定量地表達(dá)墨水滲透過程；在模擬中采用動態(tài)擴(kuò)散系數(shù)的方法，即擴(kuò)散系數(shù)除了受宣紙纖維結(jié)構(gòu)的 影響外，紙張某點(diǎn)處的墨水?dāng)U散系數(shù)還取決于水的濃度，膠質(zhì)濃度和紙纖維的密度；
在墨水?dāng)U散中，速度相對較低的墨水顆粒會固著在具有較高表面自由能的紙張纖維中，這個現(xiàn)象是典型的吸附過程，采用描述平衡系統(tǒng)狀態(tài)的Langmuir等溫線方程來模擬吸附過程；
墨汁顆粒的沉淀過程主要是由發(fā)生擴(kuò)散過程的物質(zhì)顆粒的隨機(jī)流動所導(dǎo)致，可進(jìn)一步用一個流動系數(shù)來調(diào)整；
最后采用Dubini-Radushkevich方程對離散模擬時間段進(jìn)行先行近似的簡化處理，再用一個類似的方法來快速得到擴(kuò)散過程中；
通常利用描述平衡系統(tǒng)的Langmuir等溫線方程模擬吸附過程：
利用一個線性過程快速得到快速吸附過程中為達(dá)到平衡態(tài)時的中間狀態(tài)，具體用下式表示：
其中 是時刻t紙張位置(x，y)處于固定態(tài)的第i種墨水顆粒的濃度，x是達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需要的沉降時間；
為了保證沉降過程中墨汁顆粒的質(zhì)量守恒，需引入墨汁顆粒遷移過程的質(zhì)量守恒關(guān)系：
根據(jù)上式可以 的值進(jìn)行更新：
將圖像分割后的字體進(jìn)行墨汁的滲透和擴(kuò)散，模擬墨汁和宣紙相互作用的效果，最后將處理后的字體和建模的拓片背景圖像進(jìn)行融合，即獲得具有真實(shí)感的數(shù)字拓片效果圖像。