敦煌壁画中祥云文化元素的特征提取及演化规律研究

摘要

敦煌壁画是中国传统宗教艺术、绘画艺术、文化艺术等融合的产物，是敦煌艺术的主要组成部分。在敦煌壁画中，祥云是应用较为广泛的文化元素，用它修饰“飞天”等表现它们的飞翔状态。随着时代的发展，祥云呈现一定的演化规律。但当前对祥云的研究只是从宏观上的先验历史知识来分析它们在各时期的特点和演化规律，都是抽象的描述，缺乏精确的量化分析。随着信息技术和图像处理技术的发展，利用计算机对祥云特征进行提取和量化分析，进而研究祥云的演化规律，对探索敦煌艺术具有重要意义。
　　围绕祥云的特征提取和分析，对其在各个时期的演化规律进行研究，主要包括以下几个部分：
　　1）针对敦煌壁画中祥云在不同时期的特点，应用了相应的图像预处理方法为祥云特征提取提供数据基础。结合祥云的发展历史和祥云的宏观形态，分别对每个时期祥云的特点进行了分析，作为祥云特征提取的切入点。根据祥云图像特征提取的要求，对祥云图像进行颜色空间转换、灰度化、二值化和轮廓跟踪，作为进一步提取祥云特征的数据基础。
　　2）结合祥云的宏观特点，从颜色、纹理、形状三个方面对祥云的特征值进行了量化描述，作为祥云演化规律研究依据。基于颜色直方图和颜色矩分别提取了颜色的类别数和分布信息等特征。纹理特征的提取从空间和频域两个方面获取，空间上统计灰度的相关特征，频域上使用Gabor小波变换进行描述。形状上提取了基于中心矩和最小外接矩形的特征来描述祥云的形状整体特征，用曲率尺度图描述祥云轮廓的凹凸性特征；采用基于骨架的最大内切圆方法将“云头”区域和“云尾”区域分割出来，再提取这两个局部区域的相关特征值。
　　3）根据祥云的不同特征值，用统计分析的方法研究了祥云在11个时期的演化规律，并实现了祥云的时期判别。提取祥云在11个时期的量化特征值，利用统计分析总结了它的演化规律。再将特征提取方法应用于祥云的时期判别上，提出了特征范围缩小判别算法，对实验结果用查全率、查准率和准确率来描述算法的性能，实验结果表明提取出的特征对描述11个时期的祥云具有区分度。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的主要内容和结构

第2章 敦煌壁画中祥云文化元素的特点分析

2.1 祥云的发展历史

2.2 敦煌壁画中祥云文化元素的特点

2.3 祥云图像的预处理

2.4 本章小结

第3章 祥云的特征提取

3.1 祥云的颜色特征提取

3.2 祥云的纹理特征提取

3.3 祥云的形状特征提取

3.4 本章小结

第4章 祥云特征的量化分析及应用

4.1 各时期祥云的演化规律分析

4.2 祥云的时期判别算法和实验结果

4.3 本章小结

第5章 研究总结和展望

5.1 研究总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间的研究成果