1.一种基于颜料褪色光谱色差模型的壁画颜色复原方法,其特征在于,包括以下步骤;
步骤1),获取褪色壁画颜料的光谱反射率,在CIELab空间中构造不同褪色阶段每种颜料的色差变化函数,建立颜料褪色光谱色差模型;
具体方法是:
使用光纤光谱仪采集古代壁画表面的光谱反射率数据,对每种颜料褪色的光谱特征进行研究,发现随着灰尘含量的增加,颜料光谱反射率也随之产生变化;基于色度学相关理论,利用光谱色差模型来定量描述颜料的褪色规律;其构造过程如下:a)假设所有褪色样本的集合为Ω={P1,P2,...,Pj},j为颜料的种类个数,颜料的种类集合为P={p1,p2,...pi},i为该种物质褪色过程阶段数,P集合中相对应的光谱反射率矩阵R为:R={r1(λ),r2(λ),...,ri(λ)} i=1,2,3...,n (1)式中,ri(λ)是褪色颜色库中Pj种物质第i个褪色阶段的光谱反射率向量;
b)在CIELab空间中,对不同阶段颜料褪色的色差变化进行分析,定义当前颜色与初始颜色的光谱色差变化模型为:式中, 表示不同褪色阶段每种颜料的色差变化函数, 的表达式为:式中, 分别表示为褪色前某种颜料的CIELab值, 表示第i个褪色阶段某种颜料的CIELab值,计算公式为:
式中,函数f(·)的表达式如下:
式中,X、Y、Z为光谱三刺激值,Xn、Yn、Zn为标准白板的三刺激值,取值为95、108、100;
分别为Δλ=1nm下的CIE1931标准色度观察值光谱三刺激值,l(λ)为光源相对光谱功率分布,r(λ)为物体的光谱反射率;
步骤2),针对降尘对壁画颜色的影响建立褪色颜料样本光谱信息库;
具体方法是:按照壁画绘画方法制作头青、头绿、银朱、铅丹、雌黄五种矿物质颜料样本;在颜料层上以0.02g为单位,分十次共混入0.2g的灰尘,模拟10个不同灰尘含量阶段下颜料的褪色过程,使用海洋光学的QE65光纤光谱仪采集颜料的光谱反射率数据;
步骤3),结合颜料褪色光谱色差模型与褪色颜料样本光谱信息库,拟合得到不同颜料色差随降尘量变化的函数关系;
具体方法是:根据光谱色差变化的函数曲线可知,颜料色差 与灰尘重量的变化曲线符合线性函数关系;根据光谱色差公式 可拟合得到不同颜料色差随灰尘量变化的函数关系,获得的各颜料色差复原模型函数;式中,k表示色差ΔE与降尘量的比值,t表示降尘时间,b表示不同颜料的拟合常数;
该函数关系可应用于推理得到一定时间下的色差随灰尘含量的变化值,能作为当前颜色值与初始颜色值之间颜色变化的衡量标准;其中得到颜料雌黄、铅丹、头绿、头青和银珠的色差复原模型函数关系分别为289.15*t‑6.298、305.23*t‑6.809、154.15*t+0.309、
173.92*t+1.167和164.42*t‑3.957;
步骤4),在步骤1)到步骤3)的基础上对降尘覆盖的壁画颜料进行初始颜色复原。