多尺度唐墓室壁画病害标记及修复技术研究

古代壁画虚拟修复包括病害标记与缺损信息填充两部分。病害标记结果为虚拟修复建立先验模型,标记区域为图像信息缺损部分,未标记区域为有效信息源,修复过程为有效信息向缺损区域扩散的过程。依据唐墓室壁画的病害分类标准,采取多尺度病害标记,利用形态学高帽、低帽算子设计多尺度结构元素对病害进行标记,形成龟裂、裂隙、裂缝三种病害的分布图,并产生相应的掩膜。以此掩膜图像为先验模型,改进CDD算法的信息扩散方式,用交叉扩散代替正交扩散以适应带有确定方向性的信息缺失区域被合理填充,该方法能实现唐墓室壁画的多尺度修复。     

自适应选取样本块大小的纹理合成方法

在传统基于样本块的纹理合成算法中,样本块的大小需要靠人工设定,或根据图像修复效果进行调节,缺乏自适应性。为解决上述问题,通过提取图像的相关纹理特征,提出一种样本块大小自适应选取方法。利用图像分解技术对图像进行预处理,利用图像灰度共生矩阵提取待修复图像的纹理特征,通过确定相关纹理特征与最优样本块大小的相互关系,实现了样本块大小的自动选取。仿真实验结果表明,利用文中方法自适应选取样本块大小,对自然图像能够获得理想的纹理合成效果。     

基于生成模型的古壁画非规则破损部分修复方法

为了更好地保存和修复珍贵的古代壁画艺术,在现有的人工修复技术之上,结合 数字虚拟修复方法,使用深度学习中生成网络的方法自动生成壁画缺失部分,可以有效地提高 修复效率,降低修复成本。用于修复的网络整体上是一个自编码器结构,编码器将待处理壁画 图像和破损部分对应的掩膜作为输入,进行特征提取。解码器将编码器得到的特征图通过反卷 积的方法恢复到原来尺寸,完成修复,自动将破损区域进行补全。同时,通过对待修复壁画进 行分块修复再拼接的方法实现了对任意尺寸壁画的修复。与其他数字壁画修复方法相比,该方 法更加通用,不受壁画种类和破损情况的限制。在一般破损的壁画上可以得到超过目前先进水 平的修复效果,并且在人眼无法辨识有效信息的大面积破损的壁画上,仍可以恢复得到有完整 语义的图像。     

自适应样本块局部搜索算法对古代寺观壁画的修复

针对开化寺宋代寺观壁画存在的脱落病害侵蚀问题,在Criminisi算法的基础上,提出一种自适应样本块局部搜索(ASB-LS)的图像修复算法,实现了壁画脱落区域的虚拟修复.首先分析壁画的构图特征,引入结构张量,利用其特征值重新定义数据项,确保图像的结构信息可以准确传播;然后利用该数据项构成新的优先级函数,使得图像的填充顺序更合理;最后利用结构张量的平均相关性自适应选择样本块的大小,同时采用局部搜索策略提升匹配效率,有效地避免了修复后图像结构误传播和匹配块盲目搜索的问题.在VisualStudio2015环境下、采用开化寺宋代壁画进行仿真实验,与Criminisi算法和其他相关算法相比较,结果表明,提出的ASB-LS算法的修复效果较理想,主观视觉上有明显提升,更符合图像的构图特征;同时修复效率有较大提升,峰值信噪比最大提高了3.1 dB,平均提高了0.9 dB,为古代壁画的实际修复奠定了良好的基础.     

利用图像结构成分的优先块匹配图像修复方法

针对基于样本块图像修复方法中样本块优先级计算易受纹理信息影响,引起修复顺序偏差,进而造成最终修复结果中结构特征不连续的问题,将图像结构成分引入修复过程,提出一种基于图像结构成分计算样本块优先级的图像修复方法.首先通过自适应局部拉普拉斯滤波器对待修复图像进行保边细节平滑处理,得到图像结构成分;然后利用结构成分和原图像共同计算样本块数据项,并以此确定样本块修复优先级,实现图像修复.通过增加结构成分引导方法,在基于等照度线和基于结构张量的图像修复算法上对常用修复测试图像进行实验,结果表明,增加结构成分引导的方法相对于原方法可改进修复效果.     

基于生成式对抗网络的裂缝图像修复方法

提出一种基于生成式对抗网络的裂缝图像修复方法。在修复过程中,对障碍物所在位置进行信息擦除获得待修复图像。使用生成式对抗网络生成相应的裂缝图像,为待修复图像和生成图像分别覆盖距离加权掩膜,并计算获得修复块。对修复块与待修复图像的拼接图像进行优化获得最终修复结果。实验结果表明,该方法可对裂缝图像进行了准确修复。与传统的修复方法相比,使用该方法修复后的裂缝图像较之前方法峰值信噪比提升了0.6～0.9 dB,实现了在有限的裂缝数据集条件下,生成大量还原度较高的裂缝图像。     

针对单张沥青路面图像中裂缝的高效语义级修复

原始无损路面图像对分析路面损伤演化细节及制定下一步养护方案具有重要意义,而实地采集中无法获取路面裂缝图像对应的初始状态.为了获取其对应的无损路面图像,本文提出了一种基于深度图像先验的无监督沥青路面裂缝图像修复算法,可实现对单张路面图像中裂缝的高效语义级修复.首先采用鲁棒主成分分析算法去除路面裂缝图像表面的竖状条纹噪声.随后,采用最大类间方差法及形态学处理得到裂缝区域的二进制掩码图像.最后,运用提出的深度图像先验修复算法对裂缝区域进行修复得到最终的无损路面图像.在自采集路面裂缝图像数据集上对所提方法进行了评估.实验结果表明,所提方法能够有效实现路面裂缝图像语义级修复,峰值信噪比和结构相似性较传统的方法有了明显提升,平均达到了43.382 3 dB和0.983 4,且兼具高速度.     

基于广义回归神经网络的壁画修复研究

提出使用广义回归神经网络进行敦煌壁画的数字化修复保护研究。通过各向异性扩散去除待修复壁画图像的噪声,使用形态学膨胀算子提取待修复区域的边界像素点,利用与待修复区域边界邻域像素相似的样本像素块作为广义回归神经网络的输入训练样本,并对样本块像素值采用之字形扫描输入到广义回归神经网络。同时使用自适应的平滑参数,最后获得近似的广义回归神经网络修复模型,使用该模型预测待修复区域的像素信息。实验表明,该方法对壁画的数字化修复有一定的效果。     

数字壁画病害提取与修复算法研究

数字图像修复为古代石窟壁画的科学保护与修复提供了重要依据,目前数字壁画病害信息的完整提取与合理化修复是文物虚拟修复的重要课题.以麦积山数字壁画为研究对象,分析风化裂隙伴随点状剥落的病害特征与形成机理,病害信息的完整提取以文物修复的最小干预为原则,采用以加权平均为相似性度量的局域最优层次聚类进行提取,并形成病害信息掩膜.以此掩膜图像为对象,其合理化修复利用增加了有效像素估计的曲率驱动扩散模型实现图像修复.该方法使得麦积山石窟壁画病害的虚拟修复更精确,达到了文物修复最小干预原则的效果.     

基于图像金字塔修复的虚拟视点绘制

针对虚拟视点绘制中由于区域暴露引起的空洞问题,提出一种基于图像金字塔修复的虚拟视点绘制方法.利用视点变换方程生成虚拟视点,对含有空洞的视点采用图像金字塔修复进行处理,设计含有深度项的权值函数,在深度的约束下进行高斯加消零的滤波和下采样,对低分辨率图像的上采样,利用采样的图像信息对空洞进行填充.实验结果证明,该方法得到图像的主观视觉效果和峰值信噪比计算结果优于传统的非对称高斯滤波算法,且图像绘制的虚拟视点不失真,可抑制物体边缘处的伪像生成.     

基于直线段特征单元提取的隧道砼衬砌接缝去除算法

由于部分隧道砼衬砌表面图像中固有衬砌接缝与裂缝灰度值相似且线性一致,衬砌接缝处易产生起砂、空鼓、掉块及渗漏水,已有的裂缝检测算法提取单一的裂缝存在缺陷。提出基于直线段特征单元提取的隧道砼衬砌表面衬砌接缝去除算法。在裂缝聚类特征粗检测的基础上,首先通过改进的累计概率霍夫变换检测出显著的直线特征;然后利用像素点的延伸搜索计算来提取衬砌接缝可处理的最小直线段特征单元线;最后根据单元线标记信息及定区域内单元线特征去除部分衬砌接缝,并运用渗流去噪算法得到隧道砼衬砌表面真实裂缝。实验结果表明,提出的算法弥补了已有隧道砼衬砌表面裂缝检测技术的不足,能够精确、快速、有效地去除相似线性特征对单一的真实裂缝检测的干扰,具有较强的鲁棒性。     

Development of a novel system for in-situ repair of aeroengine airfoil via pulsed laser ablation

A novel system for performing in-situ micro-machining of aero-engines for repair applications is proposed in this paper. Using Pulsed Laser Ablation (PLA) as material removal technique, surface cracks caused by foreign objects colliding with airfoils are removed by performing a layer-by-layer micro-machining in the area surrounding the damaged zone. Compared to conventional repair performed by micro-grinding, our invasive PLA system demonstrates a similar level of performance, evaluated from the point of view of fatigue strength in the high cycle (>10⁷) regime. The follow-up fractographic and metallurgical analysis, indicated that although some microstructural characteristics are different between the repair methods, the incurred surface damage is limited in magnitude to a thin surface layer (<30 μm) and the influence on fatigue life is comparable. In the last section, a novel prototype system is presented which allows performing the PLA repair in-situ by use of a miniaturized laser scanning head coupled with a flexible mechanical deployment arm. The system has been successfully tested inside a Roll-Royce Trent jet engine; effectively this proves the possibility of performing in-situ laser micro-machining inside complex mechanical systems such as aero-engines, without the need for complex/expensive disassembly.     

基于主动生长的断裂裂缝块的连接方法

针对沥青路面裂缝图像分割成二值图像后,存在虚假信息和边缘断点的问题,提出一种基于主动生长的断裂裂缝块的连接方法。该方法依据噪声呈孤立圈状,裂缝呈线性的特征去除虚假噪声信息;并采用区域填充法将裂缝轮廓内部空隙填充,使裂缝呈现块状;然后采用主动生长法进行断裂裂缝块的连接。实验表明,该算法在去除噪声的情况下,较好实现了断裂裂缝块的连接,有利于后续的图像测量、评估等处理。     

基于劳伦茨信息值的水下大坝裂缝提取算法

针对水下图像光照不均衡、对比度低、模糊不清以及噪声严重的问题,提出一种新的基于劳伦茨信息值的水下大坝裂缝检测算法。首先根据劳伦茨信息值去除不含有裂缝信息的图像块,接着提取连通域的圆形度、面积特征,采用k均值聚类算法,提取最终的裂缝区域。实验结果证明,本文算法能够在复杂的水下环境中准确、高效地提取大坝表面裂缝。     

基于知识的X光焊缝缺陷三维信息提取

介绍了一种焊缝Ｘ线图象缺陷三维信息提取的方法,一般在二维Ｘ线投影图上,会把沿射线方向的走向裂纹等缺陷当成气孔或夹渣,而且会忽略很薄的面积性缺陷（裂纹和未焊透）,还可能把表面凹坑看成内部气孔,但从三 来考察焊缝缺陷,不仅可避免上述问题,而且可为补焊提供深度信息,为焊接工艺分析提供帮助,因而三维缺陷自动检测技术将引起焊缝无损检测工艺革命性变化和带来巨大的经济效益,由于现场条件限制着投影图的数量,为了有     

基于灰度相关性的裂缝检测算法

从裂缝的灰度特征入手, 提出一种基于灰度值相似度的裂缝提取方法。针对混凝土路面孔洞、污损等因素干扰, 主要分三步实现裂缝提取：a)对所采集的路面图像进行特征分析, 建立灰度值相似度函数, 根据相似度对比提取疑似裂缝信息; b)利用连通域度量去除虚假裂缝, 将问题转换为图论问题; c）利用谱聚类算法提取真实裂缝。通过大量混凝土路面图片测试表明, 该方法能实现路面真实裂缝特征提取, 具有较强实用性。     

边缘指导图像修复算法研究

近年来,深度学习技术的不断发展为图像修复研究提供了新的思路,通过对海量图像数据的学习,使得图像修复方法能够理解图像的语义信息.虽然现有的图像修复方法已能够生成较好的图像修复结果,但遇到结构缺失较为复杂的图像时,对缺失部分细节处理能力较差,所生成的结果会过度平滑或模糊,不能很好地修复图像缺失的复杂结构信息.针对此问题,基...     

基于边缘PUnet网络的虚拟视图空洞修复

基于深度图的绘制(DIBR)是虚拟视点合成的关键技术, 但其生成的虚拟视图存在大面积连续的空洞. 传统的图像修复算法修复后的空洞缺乏语义感, 现有的部分卷积神经网络修复后的空洞边缘失真, 因此本文提出基于边缘信息的部分卷积神经网络修复算法. 首先本文利用视差移位来生成虚拟视图, 并对虚拟视图进行赋值和膨胀预处理操作, 以消除裂缝和伪影对后期空洞修复的影响, 然后在部分卷积神经网络中加入设计的边缘检测器, 使部分卷积神经网络重点学习图片的边缘部分, 最后利用学习好的网络模型修复虚拟视图中的大面积空洞. 实验结果表明本文方法可以对大面积连续的空洞进行修复, 修复后的空洞区域不仅具有语义感, 且边缘细节也更精细.     

一种新的入侵检测报警关联分析方法

报警聚合和关联是入侵检测领域很重要的发展方向,报警聚合是将相同或相近特征的报警信息关联起来,报警关联是根据攻击之间的因果依赖关系关联报警。采用模糊C-均值（FCM）算法剔除误报或无关报警,然后用因果关联分析发现攻击场景,恢复攻击场景。实验表明,该方法能够恢复攻击场景。     

航空发动机内部裂纹自动测量方法研究

基于内窥镜的视觉检测技术在现代航空发动机故障诊断中发挥着重要的作用。针对航空发动机内部部件损伤产生的裂纹,提出了一种裂纹自动测量方法。该方法需要选取裂纹所在区域,对其进行图像预处理,去除图像中的伪裂纹,进行裂纹测量计算。基于该方法,开发了集裂纹分割、裂纹识别、裂纹测量为一体的航空发动机内部损伤裂纹的自动测量系统,解决了孔探裂纹检查中严重依赖工作人员经验、测量结果准确性较差、效率较低等问题。通过多组发动机孔探图像的裂纹测量实验证明了所开发系统的正确有效性和普遍实用性。