“遺彩重現——AI考古圖像修復系統”拼接和修復的畫作。受訪單位供圖
近日，深圳技術大學人工智能學院與創意設計學院的跨學科團隊，在2025年（第18屆）中國大學生計算機設計大賽的全國舞&上，展現了一場“科技與人文的對話”——讓北宋繪畫上斷裂的圖案在屏幕上重新連貫，讓霉變殘缺的經卷通過代碼找回褪去的色彩……該團隊研發的“遺彩重現——AI考古圖像修復系統”從3830件決賽作品中脫穎而出，成功摘得全國一等獎。
智能算法補齊文物殘缺“肌理”
“文物修復是個慢功夫。手工修復一件文物可能需要數年，還容易因修復師經驗差異導致修復效果不一。”深圳技術大學創意設計學院教授王樹金從事文物研究多年，他的這番話，道出了文物修復長期面臨的困境。
傳統文物修復不僅耗時長、成本高，更存在修復效果不佳、殘缺部分難以精準補全等難題。尤其是對於霉變、碎裂嚴重的文物，即使修復專家傾盡全力，也難以完全恢復其本來面貌。
“遺彩重現——AI考古圖像修復系統”的誕生，為破解這一難題帶來了希望。深圳技術大學團隊跳出單一技術視角，將人工智能與考古文博等多學科知識深度融合，構建了“數字修復—碎片拼接—缺失重建—對比可視化”解決方案。
團隊不僅關注算法效果，更強調系統在考古場景中的可解釋性與可信測評，助力文化遺産的再現與數字化保護。
這條數字復原之路，起始於一次文物修復工作。2004年，江西省贛州市政府對慈雲寺塔身進行修復施工時，在塔心的一個暗龕內發現了一批南朝至宋代的珍貴文物。
由已故的我國紡織考古學家、原深圳技術大學服飾技術學院執行院長王亞蓉帶領團隊嘔心瀝血，歷時6年，終於完成了60件文物的修復工作。
然而，由於年代久遠，且不斷受到自然侵害，龕內文物損壞嚴重，書畫、經卷等文物已經深度霉爛變質，這使得修復後最終呈現的部分文物仍存在多處缺失。
為此，王亞蓉等人提出以慈雲寺出土北宋繪畫文物為案例，利用AI技術對書畫、紡織品等平面文物進行數字化修復，以便為文物修復工作者提供輔助方案，有效提升文物修復效率，同時也可為文物研究專家提供幫助，提高研究效率。深圳技術大學團隊接下這一任務，計劃利用AI技術自動識別文物殘片，準確拼接復原，並根據文物的畫面特徵、顏色與紋理等還原殘缺內容。
團隊以拼接後的慈雲寺繪畫文物圖像為基礎，調用國內博物館藏4萬多張文物圖像作為AI訓練數據集，讓AI先“吃透”宋代繪畫風格與繪圖紋樣邏輯，確保修補內容貼近文物缺失的畫面與風格。以此數據集為基礎，團隊設計了“遺彩重現——AI考古圖像修復系統”，為文物修復專家提供碎片拼接及殘缺部位數字補全參考方案。
對於混雜的文物碎片，系統會先進行數據採集，後通過“VLAD聚合+遷移學習雙模分源”區分碎片圖像，繼而通過“碎片擴展+魯棒單應性估計拼接算法”為來自同一文物的碎片圖像提供後續拼接方案。使用該系統，文物修復專家僅需上傳碎片圖像，即可生成多種拼接方案，供專家參考。
針對手工拼接後仍存在圖像斷點與色彩空白的文物，團隊採用生成對抗網絡（GAN-FCC）算法，讓AI精準識別殘缺區域的繪畫延伸方向。如文物圖像缺失的半朵花卉，AI會通過比對數據集和未缺失的完整花瓣圖案，推算出缺失部分的輪廓與細節。
當利用“遺彩重現——AI考古圖像修復系統”修復後的完整畫面首次在屏幕上呈現時，可以清晰看到原本缺失的紋樣與周圍圖案連貫銜接。
團隊成員、深圳技術大學創意設計學院學生張奧博説：“那一刻才覺得，我們真正做到了用技術拼接復原文物完整的狀態。文物中藏着朝代的繪畫技藝和審美，把碎片還原出它的本來樣貌，就像把沒説完的歷史故事繼續講下去。”
跨學科協同探索文物修復
從出土時的霉變碎渣，到專家手工拼接的半完整版，再到AI技術補全的全清晰版，文物的修復歷程，恰是科技與人文協同守護文脈的縮影。
團隊用代碼填補的不僅是文物的物理缺失，更是歷史的溫度。他們讓那些曾因時光侵蝕而殘缺的文明細節得以更清晰地呈現，向今人展現屬於北宋的審美與故事。
而全國一等獎這份含金量十足的榮譽背後，是學校技術突破的硬核實力，是跨學科協同的創新火花，更是深圳技術大學用科技守護文化遺産的初心與擔當。
該團隊成員來自深圳技術大學人工智能學院和創意設計學院。自系統研發工作啟動之初，團隊同學便全情投入，從線下博物館調研到數據集採集，從模型訓練到工程打磨，持續迭代指標與案例庫。在反復實測中，他們不斷提高系統在複雜場景下的魯棒性與泛化能力。
在修復系統的完善過程中，指導教師團隊更是傾注了大量心血。人工智能學院教師李經宇、蔡天星全程參與指導，從數據治理、算法與模型、訓練與評測、系統工程與部署、展示邏輯等範疇提供系統性指導。
王樹金説：“傳統文物修復中，修復師對碎片拼接與殘缺部分的補全多需花費大量精力並依賴經驗推斷，而‘遺彩重現——AI考古圖像修復系統’能基於海量文物數據為修復提供參考，節省大量時間與人力，通過智能算法分析，提高修復精度，減少人為誤差，甚至可以提供可操作的修複路線，是一種多學科融合助力文物保護的創新探索。”
“遺彩重現——AI考古圖像修復系統”團隊用行動證明，年輕人可以用科技守護傳統文化，用創新書寫時代擔當。這背後，是科技與人文交融共生、照亮文化遺産保護未來的生動實踐。（記者 羅雲鵬 通訊員 嚴雯玉）
