岩画是远古人类在岩石表面的绘画作品,是我国历史学研究的重要材料。但是随着时间推移,年代久远,各种自然因素和人为因素对岩画影响颇大,很多岩画都受到了不同程度的损坏。有的岩画出现裂纹,有的岩石表面脱落,造成岩画大面积损坏。因此对岩画进行修复势在必行。人为手工修复容易受到个人思维的影响,而且不利于保存,近年来数字化图像技术发展迅速,将数字化图像修复技术应用到岩画保护中可得到非常可观的结果。本文主要为驴渠沟地区受损的岩画提供一套修复方法,通过实验证明本文提出的方法是可行的。本论文的主要工作如下:(1)对采集来的驴渠沟岩画进行预处理。由于直接将去噪后的岩画图像直接用于图像修复,会受到岩石本身一些特性即岩画图像不清晰,岩石表面凹凸不平等,使修复结果不太理想。针对上述问题本文提出岩画预处理的方法为图像去噪加图像灰度变换处理。去噪方面,本文主要介绍几种常用去噪方法的基本原理,即均值滤波和中值滤波,并通过实验得出两中去噪方法适用情况;图像灰度变换方面,首先介绍线性灰度变换方法,然后论述与之相对的非线性灰度变换方法,以及直方图均匀化的基本原理。实验结果表明事先将采集来的图像进行去噪以及灰度变换处理,有利于提高图像的清晰度,保护图像有用信息,有助于后续修复结果的有效性。(2)提取岩画破损区域。岩画修复之前需要对破损区域进行提取,本文结合高帽运算以及膨胀运算等知识给出一种自动裂缝检测方法。先对图像进行顶帽换,然后进行阈值分割,再利用形态学滤波方法对细节进行处理,最后做去噪处理。本文对结构性图像的裂缝提取可以实现全自动裂缝提取;针对纹理复杂的岩画图像采取人工标记与自动提取相结合的方法对岩画破损区域进行提取。本文方法可以改善纯手工标记破损区域带有个人思想的缺陷。(3)针对小裂纹岩画图像的修复采用改进的TV模型算法。传统算法对小裂纹修复取得了一定的修复效果,但有一定的局限性,例如对参数敏感,鲁棒性差等。此外,传统TV算法修复稍大破损范围的图像容易出现模糊现象和阶梯效应。为了克服上述缺陷,本文结合非线性扩散的思想提出了一种改进的基于TV模型的岩画修复算法,本文算法能够有效解决传统TV修复算法小区域失效的问题。实验表明本文出的算法相较于传统算法效果更佳。(4)针对大范围破损的纹理性岩画采用以图像分解为基础的算法。通常对纹理丰富的图像选取Criminisi算法,它对于一般的大范围缺损的图像有很好的效果,在满足视觉连通性要求上有些欠缺。本文提出一种以图像分解为基础的算法。它的基本思想是先将图像分解为结构图像和纹理图像。结构部分采用本文提出的改进的TV模型的算法,纹理部分采用改进的Criminisi算法,最后将两部分修复结果重新组合成新的图像。实验表明本文提出的方法可以提高图像的清晰度,保护纹理信息,满足视觉连通性。