一种退化档案图像字迹修复方法、系统、设备及介质

本发明涉及图像处理，特别是涉及一种退化档案图像字迹修复方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、历史档案作为记录人类文明与社会发展的重要物理载体，其数字化重构与文字信息的清晰提取在文化遗产抢救与保护中具有不可替代的价值。经过长期的岁月沉淀与环境演变，馆藏历史纸张普遍存在酸化、泛黄及霉斑等退化现象，同时纸张内部墨迹由于胶黏剂降解与毛细孔隙中的微观渗化，极易产生非线性的模糊与晕染。退化档案图像字迹修复作为利用计算机视觉和图像处理技术对老化、受损档案图像进行清晰化处理的核心手段，旨在精准恢复模糊或扩散的文字笔画，重新呈现档案中记载的关键历史文字信息。

2、然而，现有的档案图像增强与去噪技术在处理复杂退化场景时仍存在明显的局限性。一方面，传统的图像二值化或通用深度学习去噪模型通常假设前景字迹与背景灰度存在离散分布差异，倾向于对图像进行平滑或硬截断处理，这极易将纸张原有的自然纤维交织与孔隙纹理当作噪声粗暴抹除，导致修复后的档案背景呈现生硬的“塑料感”，丢失了档案应有的历史物质纹理属性；另一方面，常规的深度学习模型过度依赖纯像素级的映射关系，难以纠正墨迹在多孔纸张介质中遵循物理流体力学规律产生的非线性扩散与形变，容易造成修复后的字迹边缘生硬、笔画断裂或产生伪影。

技术实现思路

1、因此，需要一种能够高保真保留纸张自然纤维纹理并精准还原扩散字迹边缘的退化档案图像字迹修复方法。

2、第一方面，本申请提供了一种退化档案图像字迹修复方法，包括：

3、s1、获取退化档案图像，对退化档案图像进行尺寸和像素缩放预处理，得到预处理图像；对预处理图像进行结构张量计算，得到结构张量矩阵；

4、s2、对结构张量矩阵进行特征值分解，得到特征向量空间取向，并根据特征向量空间取向生成初始扩散方向场和初始平流方向场；

5、s3、将预处理图像输入双分支特征提取网络，通过纹理保留分支和墨迹结构分支进行并行特征提取，得到纸张纹理特征图和墨迹结构特征图；其中，纹理保留分支基于离散小波变换构建，墨迹结构分支基于增强型文本边缘注意力机制和swin-transformer构建；

6、s4、根据通道注意力引导融合机制，通过全局池化和多层感知机对纸张纹理特征图和墨迹结构特征图进行自适应门控融合，输出多模态融合特征图；

7、s5、将多模态融合特征图输入物理信息神经网络解码器，以初始扩散方向场和初始平流方向场为先验引导，进行基于二维平流-扩散方程的逆向物理演化解码，输出高清修复图像。

8、第二方面，本申请还提供了一种退化档案图像字迹修复系统，用于实现第一方面中所述的方法，包括：

9、图像预处理模块，用于获取退化档案图像，对退化档案图像进行尺寸和像素缩放预处理，得到预处理图像；对预处理图像进行结构张量计算，得到结构张量矩阵；

10、物理场初始化模块，用于对结构张量矩阵进行特征值分解，得到特征向量空间取向，并根据特征向量空间取向生成初始扩散方向场和初始平流方向场；

11、并行特征提取模块，用于将预处理图像输入双分支特征提取网络，通过纹理保留分支和墨迹结构分支进行并行特征提取，得到纸张纹理特征图和墨迹结构特征图；

12、门控特征融合模块，用于根据通道注意力引导融合机制，通过全局池化和多层感知机对纸张纹理特征图和墨迹结构特征图进行自适应门控融合，输出多模态融合特征图；

13、物理演化解码模块，用于将多模态融合特征图输入物理信息神经网络解码器，以初始扩散方向场和初始平流方向场为先验引导，进行基于二维平流-扩散方程的逆向物理演化解码，输出高清修复图像。

14、第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中的一种退化档案图像字迹修复方法。

15、第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中的一种退化档案图像字迹修复方法。

16、上述一种退化档案图像字迹修复方法、系统、设备及介质，通过结构张量分解生成初始物理方向场，可以为逆向物理演化解码提供先验引导，有利于提高物理约束的收敛效率。通过离散小波变换的纹理分支与基于边缘注意力和swin-transformer的结构分支并行提取，可以在保留纸张纤维纹理的同时强化字迹边缘与全局语义，有利于改善笔画的连贯性。通过通道注意力融合机制对两类特征自适应加权，可以依据图像内容调节纹理与结构的贡献，有利于在背景区域保留纸张质感并在字迹区域突出边缘清晰度。通过物理信息解码器引入平流 扩散方程残差约束，可以引导修复过程遵循流体力学逆向演化路径，有利于减少边缘伪影并提高修复保真度。

1.一种退化档案图像字迹修复方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双分支特征提取网络和所述物理信息神经网络解码器的训练优化步骤，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s4，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s68，包括：

6.一种退化档案图像字迹修复系统，用于实现权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统包括：

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法。