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题名基于空谱增强变换的高光谱壁画图像修复
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作者
张勉
赵家昱
周晗
廉玉生
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机构
北京建筑大学智能科学与技术学院
北京印刷学院印刷与包装工程学院
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出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第7期2045-2053,共9页
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基金
国家自然科学基金面上项目(62275025)资助。
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文摘
壁画和彩绘的无损修复是建筑文化遗产保护和传承的重要课题和研究热点。高光谱成像技术具有“图谱合一”的优势,可同时获得图像目标的二维空间信息和一维光谱信息;能在无接触、无需独立样本的条件下,对壁画和彩绘文物进行光谱数字典藏和无损分析,已经成为文物数字典藏、修复和分析的重要技术手段。现有的RGB彩色壁画图像修复方法,无法实现高光谱图像中多波段光谱信息的典藏、修复和分析;此外,现有的基于卷积神经网络的深度生成式彩色壁画图像修复方法,存在空间结构和光谱特征建模能力不足、全局信息探索和建模能力弱等缺点,严重影响图像的修复精度。为解决以上问题,本文提出一种基于空谱增强变换的高光谱壁画图像修复方法。首先将待修复的高光谱壁画图像光谱降维,转换为RGB彩色图像;然后,利用提出的基于空谱增强变换的生成对抗网络,对该RGB彩色图像的空间和颜色信息进行修复;提出的修复网络分为空间信息预修复网络(Spa-PIN)和空间-颜色信息修复网络(Spa-Color-IN),结合空间注意力和光谱注意力模块(SAESA),实现壁画图像的有效修复。在空间信息结构重建阶段,着重于壁画图像的基本形态与纹理重构;在色彩修复阶段,则进行空间注意力和光谱注意力的增强,提高修复质量;最后,利用提出的聚类BPNN将修复的RGB图像升维重建,得到修复的目标高光谱图像数据立方体。本文提出的空谱增强变换注意力机制对图像特征进行空间坐标卷积融合和光谱立方体局部-全局注意力融合,可同时关注图像全局和局部范围的空谱相关性,增强空谱细节的修复能力。公共数据集上的实验结果表明,与当前的三种先进修复方法比,本方法具有最优的定量指标和修复效果,可有效、准确地修复高光谱壁画彩绘图像,为壁画和彩绘等建筑遗产的高精度典藏、修复和分析提供新的先进技术手段。
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关键词
壁画修复
空谱联合注意力增强
TRANSFORMER
高光谱图像修复
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Keywords
Mural inpainting
Spatial-spectral combined attention enhancement
Transformer
Hyperspectral image inpaint
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分类号
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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