寺觀壁畫是我國重要的文化遺產(chǎn)之一，蘊(yùn)含著豐富的歷史、文化及藝術(shù)信息，生動(dòng)記錄了各朝各代、不同民族的社會(huì)風(fēng)貌，在歷史、文化及藝術(shù)等領(lǐng)域具有非常重要的價(jià)值。寺觀壁畫主要存在于寺廟之內(nèi)，以墻壁為載體，附著于墻上。歷經(jīng)千年后，大部分壁畫已經(jīng)存在不同程度的褪色、脫落、裂隙、霉變等病害，嚴(yán)重影響了壁畫內(nèi)容。因此，關(guān)于壁畫的保護(hù)，特別是計(jì)算機(jī)智能處理技術(shù)在壁畫保護(hù)中的應(yīng)用成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。在此背景下，古代壁畫數(shù)字化傳承與保護(hù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它綜合了人工智能、計(jì)算機(jī)視覺、模式識(shí)別、心理學(xué)和數(shù)據(jù)庫管理等領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。對(duì)計(jì)算機(jī)智能信息處理技術(shù)在壁畫數(shù)字化保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，旨在解決文化遺產(chǎn)領(lǐng)域傳統(tǒng)的人工處理方法存在的問題，建立實(shí)用性更強(qiáng)的古代壁畫數(shù)據(jù)庫集群、病害自動(dòng)標(biāo)定和虛擬修復(fù)原型系統(tǒng)。
本書以山西寺觀壁畫為研究對(duì)象，針對(duì)對(duì)壁畫內(nèi)容影響極大的、損壞較嚴(yán)重的寺觀壁畫脫落病害展開研究。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，對(duì)壁畫進(jìn)行預(yù)處理，然后根據(jù)脫落區(qū)域的特點(diǎn)，提出脫落病害的自動(dòng)標(biāo)定與虛擬修復(fù)算法，最后完成壁畫的虛擬修復(fù)，為壁畫的實(shí)際修復(fù)提供了參考。書中首先介紹了數(shù)據(jù)庫集群、負(fù)載均衡的相關(guān)技術(shù)，主要包括MySQL Cluster的特點(diǎn)及體系架構(gòu)、NDB存儲(chǔ)引擎、負(fù)載均衡策略、Nginx與Keepalived等，并完成了壁畫數(shù)據(jù)庫集群的設(shè)計(jì)、部署和測(cè)試。然后，針對(duì)寺觀壁畫脫落病害的標(biāo)定問題，將脫落病害分為繪畫層脫落和地仗層脫落兩類，通過轉(zhuǎn)換顏色空間，分別利用閾值分割和區(qū)域生長算法實(shí)現(xiàn)了兩類脫落病害的自動(dòng)標(biāo)定；針對(duì)脫落病害的虛擬修復(fù)問題，以經(jīng)典的塊修復(fù)算法Criminisi算法為基礎(chǔ)，通過分析壁畫的結(jié)構(gòu)特征，在待修復(fù)塊優(yōu)先權(quán)的計(jì)算中引入了結(jié)構(gòu)張量，在匹配塊的匹配準(zhǔn)則中引入結(jié)構(gòu)相關(guān)因子并使用了局部搜索策略，實(shí)現(xiàn)了脫落區(qū)域的準(zhǔn)確、高效的修復(fù)。通過與傳統(tǒng)標(biāo)定、修復(fù)算法的對(duì)比，驗(yàn)證了本書提出的算法的高效性，同時(shí)也獲得了較好的標(biāo)定和修復(fù)效果。最后，將本書構(gòu)建的壁畫數(shù)據(jù)庫集群作為數(shù)據(jù)源，以提出的自動(dòng)標(biāo)定與虛擬修復(fù)為核心算法，完成了壁畫數(shù)據(jù)管理原型系統(tǒng)的開發(fā)。值本書出版之際，我要感謝忻州師范學(xué)院計(jì)算機(jī)系的領(lǐng)導(dǎo)和老師們，在他們的支持、鼓勵(lì)和幫助下，我順利地完成了本書的撰寫工作！
本書的出版得到了山西省高等學(xué)校人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地項(xiàng)目（No.20190130）、山西省自然科學(xué)基金（No. 201701D121059）、山西省藝術(shù)科學(xué)規(guī)劃課題（No. 2017F06）、忻州市平臺(tái)和人才專項(xiàng)（No. 20180601）的資助，在此一并表示感謝！
本書中的一部分內(nèi)容反映了古代壁畫智能處理的最新研究成果、研究方法和研究動(dòng)向，在理論體系和方法上均有創(chuàng)新，構(gòu)建了古代壁畫病害標(biāo)定和修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)分析的平臺(tái)。本書可作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、信息科學(xué)、工程技術(shù)等專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和工程技術(shù)人員也有重要的參考和使用價(jià)值。
由于作者才疏學(xué)淺，書中疏漏在所難免，懇請(qǐng)各位專家學(xué)者批評(píng)指正，提出寶貴意見。

曹建芳
2019年8月