基于改进SOM的壁画图像裂缝自动识别与修复

针对壁画中存在的裂缝这一常见病害,提出一种基于人工神经网络(ANN)的自组织映射(SOM)图像修复算法,将人工智能技术应用于古建筑壁画修复领域.基于壁画裂缝本身的线性结构特征,对图像进行多尺度形态学边缘梯度检测提取边缘信息,使得裂缝边界区域灰度变化剧烈,从而达到边界突出的效果;对变换后的图像进行自适应阈值分割处理,以保证图像中每个像素点都属于目标区域;选取面积作为目标区域的连通规则进行度量以去除虚假目标,达到精确提取的目的,实现对破损像素的自动识别和标注;对壁画中已标注的破损区域采用改进的SOM算法进行修复,通过SOM聚类对图像进行分层,在单个图层中迭代计算出破损像素的值,实现对图像的并行化分层修复,在保障修复精度的同时提升修复的速率;合并图层,完成标注区域修复部分;最后通过对3种类型裂缝的壁画修复,本文所提出的改进SOM算法在修复图像峰值信噪比PSNR、特征相似度FSIM等4类指标显著提升,并且修复时间平均缩短40.34％,表明方法对于古建筑壁画裂缝修复的有效性和优越性.