Технологии компьютерной обработки изображений на службе реставраторов

Когда два года тому назад часть потолка собора святого Франциска обрушилась, мало кто мог предположить, что фрагмент расписной штукатурки подтолкнет к реализации одного из самых интересных проектов в истории информационных технологий.

Подземные толчки превратили бесценные творения Джотто и Чимабуэ в груду мусора и цветной пыли

В результате землетрясения, которое произошло 26 сентября 1997 года, в соборе погибло четыре человека. Подземные толчки превратили бесценные творения Джотто и Чимабуэ в груду мусора и цветной пыли. Начиная с этого момента реставраторы забыли о сне и отдыхе, полностью посвятив себя восстановлению разрушенных фрагментов. При помощи компьютеров они попытались решить и гораздо более сложную задачу воссоздания изображения святого Матфея, написанного Чимабуэ в XIII веке.

Треугольная картина площадью 32 квадратных метра, на которой был изображен проповедник, читающий книгу, пролетев 22 метра, разбилась на куски. «Разрушения оказались настолько велики, что о повторной сборке без помощи компьютерных технологий не стоило и думать», — отметил координатор реставрационного проекта профессор Джованни Иаковитти.

Иаковитти возглавляет кафедру информационных и телекоммуникационных технологий Римского университета La Sapienza. Под его руководством команда экспертов и специалистов Центрального института реставрации приступила к реализации совместного проекта, целью которого стал поиск «виртуального» решения головоломки святого Матфея. Проект, финансируемый итальянским правительством и Евроcоюзом, успешно прошел путь от стадии поисков и экспериментов до полного воссоздания оригинала.

Уже первые результаты внушали оптимизм. Прежде всего, команда попыталась воспроизвести часть фрески размером 40х40 сантиметров и разбить оставшуюся часть картины на аналогичные фрагменты. Шедевр Чимабуэ был поделен на 120 тыс. фрагментов, диаметр которых в среднем составляет около 2 сантиметров. Куски, размещаемые на черных подложках, сканировались цифровой камерой с разрешением 6000х7000 пикселов.

Используя инструментарий C++ MathLab, команда программистов разработала свое собственное ПО, предназначенное для разбиения и совмещения фрагментов. Эти программы позволяют воссоздать почти фотографически точную копию оригинала.

«Мы попытались самостоятельно разработать собственные алгоритмы. Коммерческие программы, доступные нам по деньгам, ведут себя неудовлетворительно, — заметил Иаковитти. — Правда, мы никак не можем избавиться от неоднозначности там, где, к примеру, черный фон сливается с черной подложкой».

Программы можно настраивать, используя имеющиеся фотографии и обеспечивая гармонию цветов, полученных в результате цифрового сканирования. Программное обеспечение позволяет устранить геометрические искажения, возникающие вследствие размещения картины на изогнутой поверхности свода собора. Наконец, никаких видимых стыков между фрагментами изображения быть не должно. Каждый кусок тщательно подгоняется до тех пор, пока не будет найден вариант, полностью соответствующий оригиналу.

Картины Джотто, уже восстановленные реставраторами, были совмещены с фотографиями оригиналов. В случае с произведением Чимабуэ фотографии под рукой не оказалось, но зато специалистам помогла компьютерная программа. Программное обеспечение, разработанное под руководством профессора Иаковитти, предоставляет специалисту возможность выбора понравившегося ему варианта из списка наиболее вероятных схем. Иногда этот выбор ограничивается одним вариантом.

Безусловно, компьютер не может тягаться с человеком в деле распознавания образов, но зато он может быстро, аккуратно и без устали выполнять порученные ему задачи.

Уже к весне технология поиска оригинальных фрагментов дала свои результаты, а к концу года все работы были завершены. Сканирование удалось закончить еще в марте прошлого года. К этому времени 900 фрагментов было занесено в базу данных объемом 150 Гбайт, которая размещалась на 130 компакт-дисках. Каждый фрагмент сохранялся отдельно, его контуры выделялись, а для поиска нужного фрагмента необходимо было ввести его индивидуальный код.

Иаковитти полагает, что его коллективу удалось создать уникальную технологию обработки изображений: «Не знаю, есть ли в мире другая лаборатория, которая может похвастаться более эффективными методами. Но если такая усовершенствованная технология существует, мне непременно хотелось бы воспользоваться ею. Математические методы, которые мы применяли для восстановления картины Чимабуэ, хорошо подходят также для создания классификаторов и для просмотра изображений».

В процессе реализации проекта реставраторы приобрели бесценный опыт, который наверняка пригодится им в дальнейшем при воссоздании изображений.

Конечно, после землятресения от оригинала Чимабуэ мало что осталось. Часть фрески рассыпалась после страшного удара о пол, цвета сохранившихся фрагментов потускнели от времени. Но как бы ни оценивали специалисты изображение святого Матфея после реставрации, этот проект, несомненно, помог вывести технологию графической обработки и автомазированной реставрации картин на новую качественную ступень.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями