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文化遗产数字化保护与应用研究综述
耿国华;高健;汤汶;张敏;曾升;高宏娟;王小凤;许阳;张雨禾;周明全;中国拥有丰富多样的物质与非物质文化遗产，利用数字化技术进行文化遗产的建模、保护与展示，已成为文化遗产保护领域以及计算机图形学、计算机视觉等相关领域的研究热点。西北大学文化遗产数字化国家地方联合工程研究中心主要在三代文物采集建模设备、智慧博物馆建设、陶瓷器文物虚拟复原、古代人物面貌复原以及秦腔的智能媒体融合全息展演5个方面展开研究。然而，由于物质文化遗产与非物质文化遗产的本质不同，在建模方法、修复保护技术以及展示形式方面遇到诸多挑战：(1)现有文物数字化建模设备效率不高，且需要大量人工干预；(2)文物种类繁多、特征复杂、形态各异、语义丰富，需要开发适合中国文物的知识抽取和知识图谱构建方法，以实现高效的文物组织与展示；(3)对破损文物碎片的形状表示、描述方法以及自动重组的研究；(4)古代人物面貌的虚拟复原及性别和种族的识别；(5)全息展演技术面临高计算性能需求、艺术与技术融合的精准度、硬件兼容性、实时性、沉浸感和互动性等挑战。针对这5个方面的需求和挑战，首先，对近些年的相关领域的研究进行综述；然后，总结西北大学文化遗产数字化国家地方联合工程研究中心的系列成果；最后，对文化遗产数字化领域的未来研究方向进行展望。
数智技术在文物预防性保护中的应用现状及前景
孙满利;邓凯;沈云霞;孙骞;毛维佳;赵凤燕;吴晨;文物预防性保护是文物保护中至关重要的一环，经过文物保护工作者的不懈努力，我国文物预防性保护在理论研究和实践应用方面均取得显著成就。通过对国内外文献进行整理和分析，认为我国现阶段文物预防性保护仍然存在风险监测与识别不足、风险分析与评估不全面、风险控制比较单一、文物价值阐释深度和广度不足、利用传承方式不丰富、创新速度缓慢等主要问题。数字化技术在各领域都展现出了强大的优势，已应用于文物预防性保护，为文物预防性保护的持续推进开辟了新的方向。数智技术作为数字化技术发展的新阶段，具有数据驱动、高度智能化、实时性与高效性、融合性与协同性、普适性与个性化、动态优化与自我迭代等特征，可以为文物预防性保护提供有力支撑。分析认为，数智技术在文物预防性保护的数字化采集与建模、环境监测与预警、数据挖掘与分析、虚拟现实展示与应用、数字化管理等方面已有良好基础，将数智技术的快速发展与文物预防性保护的阶段需求进一步相结合，在数据采集、数据挖掘、风险识别、风险预报、风险管控、虚拟修复、数字建档、虚拟展示等应用中构建数字时代文物预防性保护科学体系，运用数智技术深化文物预防性保护的实践，是解决当前保护难题的关键途径，也是推动文物预防性保护领域新质生产力形成、突破现有瓶颈的重要策略。
面向甲骨文目标检测的大规模数据集生成技术
杨富勇;李华飙;孟睿伟;甲骨文目标检测是甲骨文数字化研究中重要一环，主要依靠深度学习模型实现对甲骨文图像中位置信息和分类信息的识别。为了避免模型过拟合，深度学习模型的训练一般需要依赖大规模的数据集，而在甲骨文目标检测领域，目前可用于深度学习的大规模数据集较少，很多研究所用的数据集均依靠专家人工标注和整理，这使得甲骨文目标检测数据集存在整理成本较高、数据量较小、数据质量不高、类别间均衡性差等问题。提出了动态两阶段Mosaic算法及甲骨文大规模数据集生成技术，解决传统Mosaic算法在处理甲骨文图像中存在的拼接图数量有限、图像的多样性和差异性不足、空白背景较大、信息缺失等问题，并设计了完整的数据集生成流程，实现了从甲骨文单字符图片到大规模数据集生成的流程化、智能化处理，从根本上解决了甲骨文目标检测领域的数据困境。通过此研究方法，生成了标注位置信息和类别信息且规模庞大的甲骨文数据集，共生成57万张甲骨文图像和57万份对应的标注文件，包含甲骨文类别416类，样本数量最少的类别包含了516个甲骨文字符，且数据集规模和各类别样本数量可动态调整以避免类别间样本不均衡。采用YOLOv8模型对生成后的大规模数据集进行训练，在经过200批次训练后，模型精度(Precision)达到96.45%,mAP50值为97.75%,mAP50-95值为96.96%,从模型训练曲线看，训练过程表现出较好的稳定性和高效性，模型训练结果表明，研究的数据集生成技术可应用于甲骨文目标检测。
DEMATEL-ISM-ANP结合的古建筑木构架健康状态评估
王茹;王垚;王忠杰;姚彦彤;在古建筑木构架健康状态评估的研究中，诸多影响因素相互依赖，互成因果，各类残损间存在耦合作用，不仅加剧了古建筑损伤的恶化，同时也对健康评估体系的系统性与准确性构成了挑战。基于此，提取古建筑木构架健康状态的核心影响因素，运用决策实验室分析法(DEMATEL)、解释结构模型(ISM)结合网络分析法(ANP)构建古建筑木构架健康状态评估体系。首先，通过DEMATEL-ISM计算各影响因素的重要程度与耦合效应，建立古建筑木构架健康状态评估指标递阶结构模型；其次，通过ANP法计算评估指标权重，得到考虑指标相互影响作用下的综合评估结果；最后，通过BIM二次开发技术，在建筑信息模型平台中完成了古建筑木构架健康状态评估模块的开发，丰富了古建筑运维保护的数字化手段。研究成果有助于提高古建筑健康状态评估的综合性和科学性，为古建筑预防性保护决策与数字化健康档案建立提供了一定的支持。
SN-CLPGAN:基于谱归一化的中国传统山水画风格迁移方法
胡琦瑶;刘乾龙;彭先霖;张翔;彭盛霖;范建平;中国传统山水画的风格迁移为文化遗产数字化保护与传承提供了新的路径，近年来，深度学习技术已实现了不同图像间的风格迁移，并展现出栩栩如生的效果。中国传统山水画的风格迁移旨在继承中国古代画家独特的绘画技巧，但存在3个缺陷：(1)缺乏高质量的中国传统山水画图像数据集；(2)忽略了中国传统山水画特有的技法和笔墨细节；(3)风格迁移效果与真实山水画有所差距。为了弥补上述缺陷，首先，创建了一个基于风格迁移的中国传统山水画数据集STCLP,包含4 281幅高质量的中国山水画以及自然景观图像，并提出了一种基于谱归一化的中国山水画风格迁移方法SN-CLPGAN。其次，提出了在生成器中使用融合反射填充层的残差稠密块(residual-in-residual dense block, RRDB)学习中国山水画独特的笔触和技法。接着，引入了多尺度结构相似性指数测量(multi-scale structural similarity index measure, MS-SSIM)损失以减少2幅图像之间的像素差异，使生成图像更接近传统绘画的色彩和颜料。最后，采用了融合谱归一化(spectral normalization, SN)的U-Net判别器增强图像纹理细节，并确保了模型训练过程的稳定性。大量实验验证了提出的方法在中国传统山水画风格迁移任务中的有效性和先进性。
期刊信息
杂志社名称：西北大学学报 自然科学版
杂志社英文名称：JOURNAL OF NORTHWEST UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION
出版周期：双月刊
出版地：西安市
语种：汉
主管：陕西省教育厅
主办：西北大学
主编：亢小玉
ISSN：1000-274X
CN：61-1072/N
邮发代号：52-10