基于多尺度增强卷积与压缩空间注意力的壁画轮廓生成
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作者:
作者单位:

(新疆理工学院信息工程学院,新疆阿克苏 843100)

作者简介:

冯 光(1988—),女,副教授,研究方向为文化遗产数字化保护、图像处理,E-mail: 364234997@qq.com 通信作者:金强山,研究方向为数字图像复原,E-mail: 835253035@qq.com

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

教育部人文社会科学研究一般项目(22XJJC860001)资助


Mural outline generation based on multi-scale enhanced convolution and compressed spatial attention
Author:
Affiliation:

(School of Information Engineering, Xinjiang Institute of Technology, Aksu 843100, China)

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    摘要:

    针对壁画轮廓生成中存在的特征提取不充分、边缘细节捕捉能力不足及鲁棒性不强等问题,探索一种高效的壁画轮廓生成方法,实现对壁画图像中复杂纹理和细节的有效捕捉。提出了一种基于端到端的边缘生成模型(HED模型)改进的新框架,该框架创新性地融合了多尺度增强模块(SEM)和压缩空间注意力模块(CSAM)。SEM利用空洞卷积实现多尺度特征提取,强化了局部和全局信息的捕捉能力,提升了轮廓提取的准确性。CSAM专注于局部边缘的精细化表达,有效减少了信息丢失。此外,引入基于Dice系数的损失函数,优化了正负样本的平衡,进一步提升了边缘检测的精度。该方法在定量和定性评估中均优于对比方法,在处理纹理模糊和局部信息丢失方面有明显优势,验证了其在壁画轮廓生成中的有效性。成功提升了壁画轮廓生成的效果,验证了多尺度特征融合与空间注意力机制在复杂纹理图像处理中的有效性,为壁画数字化保护与修复提供了新的思路与方向。

    Abstract:

    To address challenges in mural outline generation, including inadequate feature extraction, poor capture of edge details, and limited robustness, this study proposes an efficient method for accurately extraction outlines from mural images with complex textures and details. A new framework based on the Holistically-Nested Edge Detection (HED) model is developed innovatively by integrating a Scale Enhancement Module (SEM) and a Compressed Spatial Attention Module (CSAM). The SEM utilizes dilated convolutions to achieve multi-scale feature extraction, enabling enhanced capture of both local and global information and improving outline extraction accuracy. The CSAM module focuses on refined representation of local edge features, effectively reducing information loss during feature propagation. Additionally, a loss function based on the Dice coefficient is introduced to address class imbalance between edge and non-edge pixels, further improving edge detection performance. Quantitative and qualitative results demonstrate that the proposed method clearly outperforms in handling texture blur and local information loss, thereby has advantage in mural outline generation. It successfully improves the outcome of mural outline generation and validates the effectiveness of multi-scale feature fusion and spatial attention mechanisms in complex texture image processing. The proposed approach provides new insights and directions for the digital conservation and restoration of murals.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

冯光,谭杰,金强山,田纪亚.基于多尺度增强卷积与压缩空间注意力的壁画轮廓生成[J].文物保护与考古科学,2026,(1):122-130.

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  • 收稿日期:2024-08-16
  • 最后修改日期:2025-01-29
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  • 在线发布日期: 2026-03-12
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