【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及文化遺產保護，具體是涉及文化遺址與影像數字化保護系統及修復方法。
技術介紹
1、隨著科技的飛速發展，數字化技術已成為文化遺產保護的重要手段，然而，當前針對文化遺址與影像的數字化保護及傳播仍存在諸多問題，具體來說，盡管數字化技術在文化遺產保護領域得到了廣泛應用，但在實際操作中，數字化精度往往不足，難以完全還原文化遺址及其相關影像的原始細節和特征，同時，由于各種歷史原因和自然因素，許多文化遺址和影像存在破損、劃痕和褪色，而當前的修復技術效果并不理想，難以有效恢復其原始面貌，此外，數字化資源的傳播渠道也相對有限，導致文化遺產的傳播范圍和影響力受到限制，對此，我們提出了文化遺址與影像數字化保護系統及修復方法。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，提供文化遺址與影像數字化保護系統及修復方法，本技術方案解決了上述的問題。
2、為達到以上目的，本專利技術采用的技術方案為：
3、文化遺址與影像數字化保護系統，包括：數字化采集模塊、智能化修復模塊、多元化傳播模塊和安全防護與版權保護模塊；
4、數字化采集模塊用于采用高精度三維掃描、無人機航拍及高清攝像技術，對文化遺址進行全方位、多角度的數字化采集，獲取遺址的精確三維模型、高清紋理圖像及視頻資料，對影像進行高清數字化處理，包括圖像去噪、色彩校正、分辨率提升；
5、智能化修復模塊用于基于深度學習算法，開發針對文化遺址及影像的智能化修復技術，通過訓練神經網絡模型，自動識別并修復圖像中的破損、劃
6、多元化傳播模塊用于構建基于云計算和大數據技術的文化遺址與影像數字化資源庫，實現資源的集中存儲與高效檢索，開發多元化傳播渠道使公眾能夠隨時隨地瀏覽、學習特色文化，所述傳播渠道包括：移動應用、在線展覽平臺及虛擬現實體驗；
7、安全防護與版權保護模塊用于采用加密技術和數字水印技術，對數字化資源進行安全防護和版權保護，確保資源的合法使用和傳播。
8、優選地，數字化采集模塊包括：三維掃描單元、無人機航拍單元、高清攝像單元和影像處理單元；
9、三維掃描單元用于采用高精度三維掃描技術對文化遺址進行數字化采集，獲取遺址的精確三維模型；
10、無人機航拍單元用于采用無人機航拍技術對文化遺址及周邊環境進行拍攝，獲取高清圖像和視頻資料；
11、高清攝像單元用于對文化遺址進行拍攝，獲取高清紋理圖像及視頻資料；
12、影像處理單元用于對影像進行高清數字化處理，包括圖像去噪、色彩校正、分辨率提升。
13、優選地，智能化修復模塊包括：深度學習算法單元、圖像修復單元和虛擬現實重建單元；
14、深度學習算法單元用于通過訓練神經網絡模型，自動識別圖像中的破損、劃痕和褪色問題；
15、圖像修復單元用于根據深度學習算法單元的識別結果，自動修復圖像中出現的破損、劃痕和褪色問題，恢復影像的原始面貌；
16、虛擬現實重建單元用于針對遺址三維模型中的缺失部分，利用虛擬現實技術進行虛擬重建，確保遺址的完整性和觀賞性。
17、優選地，多元化傳播模塊包括：資源庫構建單元、移動應用開發單元、在線展覽平臺開發單元和虛擬現實體驗開發單元；
18、資源庫構建單元用于構建基于云計算和大數據技術的文化遺址與影像數字化資源庫，實現資源的集中存儲與高效檢索；
19、移動應用開發單元用于開發移動應用，使公眾能夠隨時隨地通過移動設備瀏覽、學習特色文化，并提供互動功能；
20、在線展覽平臺開發單元用于開發在線展覽平臺，為公眾提供一個在線瀏覽、學習特色文化的渠道；
21、虛擬現實體驗開發單元用于開發虛擬現實體驗，讓公眾能夠更加身臨其境地感受文化遺址的魅力。
22、優選地，安全防護與版權保護模塊包括：加密技術單元和數字水印技術單元；
23、加密技術單元用于采用加密技術對數字化資源進行安全防護，防止資源被非法獲取和使用；
24、數字水印技術單元用于采用數字水印技術對數字化資源進行版權保護，確保資源的合法使用和傳播。
25、優選地，通過訓練神經網絡模型，自動識別圖像中的破損、劃痕和褪色問題具體包括：
26、收集大量包含不同程度破損、劃痕和褪色問題的文化遺址圖像，以及正常無問題的圖像作為對照；
27、對圖像進行預處理，所述預處理包括歸一化和尺寸調整；
28、輸入層接收預處理后的圖像數據，圖像尺寸為n×n×c，其中n為圖像的邊長，c為圖像的通道數；
29、卷積層使用多個卷積核在圖像上進行卷積操作，提取圖像的特征，其中，卷積操作表示為：
30、
31、式中，表示第l層輸出在坐標(i,j)處的值，f表示激活函數，表示第l層的卷積核在坐標(m,n)處的值，表示第l-1層在坐標(i+m,j+n)處的值，bl表示第l層的偏置項；
32、池化層對卷積層的輸出進行下采樣，減少參數數量和計算量，同時保留主要特征；
33、全連接層將經過卷積層和池化層處理后的特征映射展平為一維向量，連接到全連接層，對圖像的特征進行綜合分析，確定圖像中是否存在破損、劃痕和褪色問題；
34、由輸出層輸出一個概率值，表示圖像中存在破損、劃痕和褪色問題，使用sigmoid激活函數將輸出值映射到[0,1]輸區間，其中，sigmoid激活函數的表達式為：
35、
36、式中，u表示神經元的輸出，v表示神經元的輸入，e表示自然常數；
37、使用交叉熵損失函數來衡量模型預測與真實標簽之間的差異，其中交叉熵損失函數表示為：
38、
39、式中，a表示樣本總數量，yi表示真實標簽，表示模型預測的概率值；
40、使用隨機梯度下降不斷調整模型參數，使得損失函數最小化，其中，隨機梯度下降更新公式為：
41、
42、式中，c表示模型的參數，α表示學習率，表示損失函數對參數的梯度；
43、將預處理后的圖像數據分成訓練集和驗證集，使用訓練集對模型進行訓練，定期使用驗證集評估模型的性能。在訓練過程中，不斷調整模型的參數，直到模型在驗證集上的性能達到最佳，使用測試集對訓練好的模型進行評估；
44、將待識別的文化遺址圖像輸入訓練好的模型，模型會自動輸出圖像中存在破損、劃痕和褪色問題的概率值。
45、優選地，根據深度學習算法單元的識別結果，自動修復圖像中出現的破損、劃痕和褪色問題，恢復影像的原始面貌具體包括：
46、接收深度學習算法單元識別出的破損、劃痕和褪色問題的圖像區域信息，準備與待修復圖像相似的無破損、無劃痕和無褪色的圖像樣本集，用于提取特征和參考修復；
47、基于獲取的待修復本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，包括：數字化采集模塊、智能化修復模塊、多元化傳播模塊和安全防護與版權保護模塊；
2.根據權利要求1所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，數字化采集模塊包括：三維掃描單元、無人機航拍單元、高清攝像單元和影像處理單元；
3.根據權利要求1所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，智能化修復模塊包括：深度學習算法單元、圖像修復單元和虛擬現實重建單元；
4.根據權利要求1所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，多元化傳播模塊包括：資源庫構建單元、移動應用開發單元、在線展覽平臺開發單元和虛擬現實體驗開發單元；
5.根據權利要求1所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，安全防護與版權保護模塊包括：加密技術單元和數字水印技術單元；
6.根據權利要求3所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，通過訓練神經網絡模型，自動識別圖像中的破損、劃痕和褪色問題具體包括：
7.根據權利要求3所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，根據深度學習算法
8.根據權利要求7所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，偏微分方程方法具體包括：
9.根據權利要求7所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，通過插值的方法進行修復具體包括：
10.文化遺址與影像數字化修復方法，其特征在于，用于實現如權利要求1-9任一項所述的文化遺址與影像數字化保護系統，包括：
...【技術特征摘要】
1.文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，包括：數字化采集模塊、智能化修復模塊、多元化傳播模塊和安全防護與版權保護模塊；
2.根據權利要求1所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，數字化采集模塊包括：三維掃描單元、無人機航拍單元、高清攝像單元和影像處理單元；
3.根據權利要求1所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，智能化修復模塊包括：深度學習算法單元、圖像修復單元和虛擬現實重建單元；
4.根據權利要求1所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，多元化傳播模塊包括：資源庫構建單元、移動應用開發單元、在線展覽平臺開發單元和虛擬現實體驗開發單元；
5.根據權利要求1所述的文化遺址與影像數字化保護系統，其特征在于，安全防護與版權保護模塊包括...
【專利技術屬性】
技術研發人員：成文昊，鄧伍英，易群燕，陳城，彭迪，李戈丹，文婭茜，
申請(專利權)人：長沙學院，
類型：發明
國別省市：
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