古代画像石具有非常珍贵的历史价值和文化价值,极易损坏,而且一旦损毁将不可再生。手工修复过程不可逆,效率低下且风险极大,将计算机图像修复技术应用于画像石的保护修复中,可以规避风险,降低人为主观因素的干扰,推动画像石保护修复的进程,更方便画像石数字图像的展出。本文以西安碑林博物馆馆藏的东王公、西王母画像石,迎宾客、六博图画像石为例进行修复研究。由于画像石裂缝区域处画面复杂,经典修复算法修复精度较低,因此本文提出了改进结构张量的修复算法与基于马尔科夫随机场匹配准则的Criminisi修复算法,以此提高画像石数字图像修复的精度,具体工作如下:(1)基于改进结构张量的图像修复算法研究。在画像石图像的破损结构线修复过程中,针对经典结构张量采用线性滤波易产生边界错位等问题,研究了基于改进结构张量的图像修复算法。该算法采用非线性滤波代替高斯滤波,并以改进的非线性结构张量约束优先权计算函数,最后通过计算结构边缘方向与强度使得结构信息从已知区域向未知区域扩散。实验结果表明,该算法可以有效识别并修复画像石数字图像的结构线,修复结果具有较好的光滑性与连贯性。(2)基于马尔科夫随机场匹配准则的Criminisi修复算法研究。在画像石图像的破损纹理信息修复过程中,根据画像石图像的纹理分布均匀、能量较小、相关性较大等特征提出了基于马尔科夫随机场匹配准则的Criminisi修复算法。该算法以马尔科夫随机场替代欧氏距离匹配准则,在寻找最佳匹配块前首先通过马尔科夫随机场对图像纹理建模,然后通过计算图像全局能量对待修复像素块进行估值,最后寻找最佳匹配块以达到全局最优。实验结果表明,该算法对画像石数字图像纹理信息的修复有了很大改善,与经典Criminisi修复算法相比,纹理误匹配率下降,修复精度得到明显提高。