摘要
中国古代壁画是古人留存至今的宝贵遗产之一，具有极其重要的艺术和文化价值。近年来，彩色壁画图像数字化保护与展示研究得到了国内外众多学者的关注。超分辨率重建技术能够显著提升低分辨率的壁画图像的显示效果，已经成为壁画数字化研究当中重要的一环。 超分辨率重建技术的目标是在保留原有信息的基础上从现存的低分辨率图像中重建出一个分辨率更高的图像。传统的超分辨率方法大多是在自然图像上进行的。相比于自然图像，彩色壁画图像不仅包含丰富的色彩描述信息和复杂多变的纹理细节信息，同时不同风格人为绘制的不确定性因素也为彩色壁画图像增添了几分独特之处。 为了完善稀疏模型应用于彩色壁画图像超分辨率重建时的一些不足，本文在研究稀疏模型在彩色壁画图像超分辨率技术上的基础上，对常规模型中存在的不足做出了改进，具体内容如下： 1.基于四元多特征稀疏表示的彩色壁画图像超分辨率重建。 基于稀疏表示的超分辨率重建方法通常不对色彩空间中各个分量间的关联关系做针对性处理，容易导致重建结果中出现伪影、细节信息模糊等现象。为了避免这类现象，提出基于四元多特征稀疏表示的彩色壁画图像超分辨率重建方法。该方法对常规的四元数模型进行改进，首先将彩色壁画图像由RGB色彩空间转换为Lαβ色彩空间，使用Lαβ三通道信息作为四元数的虚部，提取待增强的细节信息作为四元数的实部。之后，利用改进的四元数模型构建出基于细节-亮度-色彩信息的多特征联合字典模型。由此，构造出一个新的彩色壁画图像重建模型。该方法较好的弥补了常规的基于通道分离的超分辨率重建方法忽略了彩色壁画图像蕴含的细节及丰富色彩信息以及色彩通道间的相关性的不足。实验结果显示，通过该方法重建后的彩色壁画图像在主观体验和客观数值上均有着较高的提升。 2．基于色彩通道间约束的彩色壁画图像超分辨率重建。 为了解决现存超分辨率重建算法忽略色彩通道之间的相关先验信息所带来的重建效果不佳的问题，提出基于色彩通道间约束的彩色壁画图像超分辨率重建方法。该方法引入色彩通道间约束项对彩色壁画图像三通道进行约束，针对彩色壁画图像的典型特点，利用边缘检测滤波器构造约束项来增强通道间的边缘轮廓信息。针对添加了约束项后算法复杂度提高这一问题，给出一种优化求解方法。该方法利用L2正则化思想进行计算，使得求解模型难这一问题得到了解决，并且也使得求解的速度得到了提升。实验分析表明该方法在提升重建效果的同时，简化了求解过程，展现了较高的重建性能。
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