CN105654444B - 一种变形数字图案的复原方法 - Google Patents

Abstract

一种变形数字图案的复原方法，首先确定最终状态图案的最终标志线和最终标志点、原始状态图案的原始标志线和原始标志点；其次在最终状态图案中设置规则分布点，根据最终标志点和原始标志点，获得最终状态图案规则分布点的位移场和应变场；再次确定最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案中对应坐标或者原始状态图案中原始子区内像素中心点在最终状态图案中的对应坐标，复原原始状态图案；最后确定最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案中的对应坐标或者原始状态图案中原始子区内像素中心点在k阶段状态图案中的对应坐标，复原k阶段状态图案。该方法复原变形数字图案的精度高，效率高，不受载荷类型的限制。

Description

一种变形数字图案的复原方法

技术领域

本发明涉及数字图像技术，特别涉及一种变形数字图案的复原方法。

背景技术

变形数字图案的复原是将变形后的数字图案进行恢复以获得变形前的数字图案和变形过程中不同阶段的数字图案，不同于以往的图像恢复技术和残缺图像恢复技术。在金属材料爆炸实验中，由于金属材料发生热塑失稳而形成绝热剪切带，绝热剪切带是最终状态，若可以获得最终状态之前的若干状态，无论对科学研究，还是用于展示绝热剪切过程都具有重要意义。有些工艺品由于保管不善、高温等原因发生变形，导致工艺品表面的图案会遭到破坏，在不易修复的情况下，如果能将工艺品表面的图案以数字图案的形式复原，这在课堂教学、博物馆展览或计算机辅助制造方面有重要意义。

发明内容

针对现有技术的空白，本发明提出一种变形数字图案的复原方法，具体步骤如下：

步骤1、利用最终状态图案的标记，确定最终状态图案的最终标志线和最终标志点、原始状态图案的原始标志线和原始标志点，所述最终状态图案为变形后的数字图案，所述原始状态图案为变形前的数字图案；

步骤1.1、将最终状态图案和原始状态图案的中心点建立在同一坐标系中，所述原始状态图案的中心点任意设置，并保证原始状态图案与最终状态图案不重合；

步骤1.2、利用最终状态图案的标记，确定最终状态图案的最终标志线，在每条最终标志线上设置若干个最终标志点，并确定任一最终标志点的坐标；

步骤1.3、根据最终标志线的变形前状态确定原始状态图案中原始标志线，最终标志线与原始标志线一一对应，在原始标志线上设置若干个原始标志点，最终标志点与原始标志点一一对应，确定任一原始标志点的坐标。

步骤2、在最终状态图案中设置规则分布点，根据最终标志点和原始标志点，获得最终状态图案中规则分布点的位移场和应变场，所述规则分布点为成行成列等间距分布的点，间距自行设置；

步骤2.1、在最终状态图案中设置规则分布点，根据最终标志点坐标和与该最终标志点对应的原始标志点的坐标，确定两点之间的位移；

步骤2.2、利用二维插值方法和最终标志点与对应的原始标志点的位移，计算最终状态图案中规则分布点的位移场；

步骤2.3、利用差分公式和规则分布点的位移场计算最终状态图案中规则分布点的应变场；

步骤3、在最终状态图案中以规则分布点为最终子区中心点设置最终子区，根据最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和最终状态图案中最终子区中心点指向最终子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，确定最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案中对应坐标或者原始状态图案中原始子区内像素中心点在最终状态图案中的对应坐标，复原原始状态图案，所述最终子区中心点为规则分布点，所述最终子区为最终状态图案中包含若干像素的图像子集，为正方形，边长为规则分布点之间的间距，所述最终状态图案中最终子区内像素中心点为最终状态图案中最终子区内每个像素的中心点，最终状态图案位于坐标系中，单位为像素，即可获取最终状态图案中最终子区内像素中心点的坐标，所述原始子区为原始状态图案中包含若干像素的图像子集，根据最终子区四角坐标在原始状态图案中的对应坐标来划分，所述原始状态图案中原始子区内像素中心点为原始状态图案原始子区内每个像素的中心点，原始状态图案位于坐标系中，单位为像素，即可获取原始状态图案中原始子区内像素中心点的坐标；

步骤3.1、在最终状态图案中以规则分布点为最终子区中心点划分最终子区；

步骤3.2、根据最终子区中心点的位移场、应变场和最终状态图案中最终子区中心点指向最终子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，计算最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案中的对应坐标；

步骤3.3、若最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案的对应坐标为原始状态图案中原始子区内像素中心点，则将最终状态图案中最终子区内像素中心点的灰度值赋值给原始状态图案中相应的像素，否则进行二维插值，获得原始状态图案中像素的灰度值；

步骤3.4、对最终状态图案中最终子区内像素依次重复步骤3.2、3.3，复原最终状态图案中最终子区内像素的灰度值；

步骤3.5、对最终状态图案中不同最终子区内像素依次重复步骤3.4，完成变形数字图案的复原；

将最终状态图案中最终子区内各像素的灰度值变换到原始状态图案中，复原原始状态图案还可以采用以下方法：首先计算最终状态图案中最终子区4个角点在原始状态图案中的坐标以划分原始子区；其次利用最终状态图案中最终子区中心点的位移场、应变场和原始状态图案中原始子区中心点指向原始子区内任一点的向量在坐标轴上的投影计算原始子区内各像素在最终状态图案中的对应坐标，若原始状态图案中原始子区内像素中心点在最终状态图案中的对应坐标为最终状态图案中最终子区内像素中心点坐标，则将最终状态图案中最终子区内像素中心点的灰度值赋值给原始状态图案中的像素，否则进行二维插值，获得最终状态图案中对应坐标处的灰度值，并将该处灰度值赋值给原始状态图案中的像素，所述原始子区中心点由原始子区四角坐标取平均值确定。

步骤4、根据最终状态图案中规则分布点的位移场和应变场，确定最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案中的对应坐标或者原始状态图案中原始子区内像素中心点在k阶段状态图案中的对应坐标，复原k阶段状态图案，所述k阶段状态图案为变形数字图案从原始状态变换到最终状态过程中所经历的中间阶段，变形数字图案从原始状态变换到最终状态划分为m阶段，k＝1～m。

步骤4.1、利用最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和最终状态图案中最终子区中心点指向最终子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，计算最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案中相对应的坐标；

式中，Q″(x″,y″)为k阶段状态图案中k阶段子区内任一点的坐标，Q′(x′,y′)为Q″(x″,y″)在最终状态图案中最终子区内的坐标，u(i,j)、v(i,j)分别为第i行第j列最终子区中心点在水平及垂直方向上的位移，Δx'、Δy'分别为最终状态图案中最终子区中心点P′(x′₀,y′₀)指向最终子区内任一点Q′(x′,y′)的向量在坐标轴上的投影，各种偏导数描述了最终子区内规则分布点的应变，所述k阶段子区为k阶段状态图案中包含若干像素的图像子集，根据最终子区四角坐标在k阶段状态图案中的对应坐标来划分。

步骤4.2、若最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案相对应的坐标为k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点，则将最终状态图案中最终子区内像素中心点的灰度值赋给k阶段状态图案中的像素，否则进行二维插值，获得k阶段状态图案中像素的灰度值，所述k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点为k阶段状态图案中k阶段子区内每个像素的中心点，将k阶段状态图案置于坐标系中，单位为像素，即可获取k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点的坐标；

步骤4.3、对最终状态图案中最终子区内像素重复步骤4.1、4.2，复原k阶段状态图案中k阶段子区内像素的灰度值；

步骤4.4、对最终状态图案中不同最终子区内像素重复步骤4.3，完成复原k阶段状态图案。

复原k阶段状态图案的方法还可以采用如下方法：利用最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和原始状态图案中原始子区中心点指向原始子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，计算原始状态图案中原始子区内像素中心点在k阶段状态图案中相对应的坐标，

式中，Q(x,y)为原始状态图案原始子区内任一点的坐标，Q″(x″,y″)为Q(x,y)在k阶段状态图案中k阶段子区内的坐标，Δx、Δy分别为原始状态图案中原始子区中心点P(x₀,y₀)指向原始子区内任一点Q(x,y)的向量在坐标轴上的投影。

若k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点坐标对应的原始状态图案坐标为原始状态图案中原始子区内像素中心点坐标，则将原始状态图案中原始子区内像素中心点灰度值赋值给k阶段状态图案中的像素，否则进行二维插值，获得k阶段状态图案中像素的灰度值。

有益效果：一种变形数字图案的复原方法，首先利用最终状态图案的标记，确定最终状态图案的最终标志线和最终标志点、原始状态图案的原始标志线和原始标志点。其次根据最终标志点和原始标志点，建立最终状态图案中规则分布点的位移场和应变场。最后根据最终状态图案中规则分布点的位移场和应变场复原原始状态图案和k阶段状态图案。该方法复原变形数字图案的精度高，效率高，不受载荷类型的限制，复原后的数字图案可用于科学研究、课堂教学、博物馆展览和计算机辅助制造等用途。

附图说明

图1为本发明原始状态图案及最终状态图案的原理示意图，其中1为最终状态图案，2为最终标志线，3为原始状态图案，4为原始标志线；

图2为本发明数字图案复原过程中各个量值的原理图，其中5为最终状态图案中规则分布点，6为最终状态图案中以5中心设置的最终子区，7为5的位移，8为6中的任一像素，9为6复原后的原始状态图案中的原始子区。

图3为本发明根据最终状态图案中最终子区中心点的位移场和应变场计算最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案中的对应坐标的原理图；

图4为本发明实施例一的最终状态图案、k阶段状态图案和原始状态图案，其中图(a)为最终状态图案，图(b)、图(c)、图(d)、图(e)为k阶段状态图案，图(f)为原始状态图案；

图5为本发明实施例二的最终状态图案、k阶段状态图案和原始状态图案，其中图(a)为饕餮纹拓图的原始状态图案，图(b)为在饕餮纹拓图的原始状态图案中添加标志线后的图案，图(c)为对饕餮纹拓图的原始状态图案施加复杂变形后的最终状态图案，图(d)、图(e)、图(f)、图(g)为k阶段状态图案，图(h)为复原后的原始状态图案。

图6为本发明实施例一的一种变形数字图案的复原方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式做详细说明。

实施例一

一种变形数字图案的复原方法，具体步骤如下，如图6所示：

步骤1、利用最终状态图案的标记，确定最终状态图案的最终标志线和最终标志点、原始状态图案的原始标志线和原始标志点，所述最终状态图案为变形后的数字图案，所述原始状态图案为变形前的数字图案，热轧低碳铁素体-珠光体钢的绝热剪切变形为本实施例的最终状态图案，如图4(a)所示；

步骤1.1、将最终状态图案和原始状态图案的中心点建立在同一坐标系中，所述原始状态图案的中心点任意设置，并保证原始状态图案与最终状态图案不重合，最终状态图案和原始状态图案原理示意图如图1所示；

步骤1.2、利用最终状态图案的标记，确定最终状态图案的最终标志线，在每条最终标志线上均匀布置1984个最终标志点，并确定任一最终标志点的坐标，本实施例中取机加工痕迹作为最终标志线；

步骤1.3、根据最终标志线的变形前状态确定原始状态图案中原始标志线，最终标志线与原始标志线一一对应，在原始标志线上均匀布置1984个原始标志点，最终标志点与原始标志点一一对应，确定任一原始标志点的坐标；

步骤2、在最终状态图案中设置规则分布点，根据最终标志点和原始标志点，获得最终状态图案中规则分布点的位移场和应变场，所述规则分布点为成行成列等间距分布的点，间距自行设置，取为21×21像素；

步骤2.1、在最终状态图案中设置规则分布点，根据最终标志点坐标和与该最终标志点对应的原始标志点的坐标，确定两点之间的位移；

步骤2.2、利用二维格林样条插值方法和最终标志点与对应的原始标志点的位移，计算最终状态图案中规则分布点的位移场；

式中，向量为规则分布点的坐标；为处的插值函数；为最终状态图案中最终标志点的坐标；α_j为加权系数，由和与对应的原始标志点的位移确定；N为最终标志点数量。

步骤2.3、利用中心差分公式和规则分布点的位移场计算最终状态图案中规则分布点的应变场；

式中，Δ为规则分布点之间的间距；(i,j)代表第i行、第j列规则分布点；ε_x(i,j)、ε_y(i,j)和γ_xy(i,j)分别为x方向线应变、y方向线应变和剪应变；u(i,j)和v(i,j)分别为第i行、第j列规则分布点的水平位移和第i行、第j列规则分布点的垂直位移。

步骤3、在最终状态图案中以规则分布点为最终子区中心点设置最终子区，根据最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和最终状态图案中最终子区中心点指向最终子区内任一点的向量在x和y轴上的投影，确定最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案中对应坐标或者原始状态图案中原始子区内像素中心点在最终状态图案中的对应坐标，复原原始状态图案，所述最终子区中心点为规则分布点，所述最终子区为最终状态图案中包含若干像素的图像子集，为正方形，边长为规则分布点之间的间距，所述最终状态图案中最终子区内像素中心点为最终状态图案中最终子区内每个像素的中心点，最终状态图案位于坐标系中，单位为像素，即可获取最终状态图案中最终子区内像素中心点的坐标，所述原始子区为原始状态图案中包含若干像素的图像子集，根据最终子区四角坐标在原始状态图案中的对应坐标来划分，所述原始状态图案中原始子区内像素中心点为原始状态图案原始子区内每个像素的中心点，原始状态图案位于坐标系中，单位为像素，即可获取原始状态图案中原始子区内像素中心点的坐标；

步骤3.1、在最终状态图案中以规则分布点为最终子区中心点划分最终子区，如图2所示；

步骤3.2、根据最终子区中心点的位移场、应变场和最终状态图案中最终子区中心点指向最终子区内任一点的向量在x和y轴上的投影，计算最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案中的对应坐标，如图3所示：

步骤3.3、若最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案的对应坐标为原始状态图案中原始子区内像素中心点，则将最终状态图案中最终子区内像素中心点的灰度值赋值给原始状态图案相应的像素，否则进行二维格林样条插值，获得原始状态图案中像素的灰度值；

步骤3.4、对最终状态图案中最终子区内像素依次重复步骤3.2、3.3，复原最终状态图案中最终子区内像素的灰度值；

步骤3.5、对最终状态图案中不同最终子区内像素依次重复步骤3.4，完成原始状态图案的复原，如图4(f)所示；

将最终状态图案中最终子区内各像素的灰度值变换到原始状态图案中，复原原始状态图案还可以采用以下方法：首先计算最终状态图案中最终子区4个角点在原始状态图案中的坐标以划分原始子区；其次利用最终状态图案中最终子区中心点的位移场、应变场和原始状态图案中原始子区中心点指向原始子区内任一点的向量在x和y轴上的投影计算原始子区内各像素在最终状态图案中的对应坐标，

式中，Q(x,y)为原始状态图案原始子区内任一点的坐标，Q′(x′,y′)为Q(x,y)在最终状态图案中子区内的坐标，Δx、Δy分别为原始状态图案中原始子区中心点P(x₀,y₀)指向原始子区内任一点Q(x,y)的向量在x和y轴上的投影，所述原始子区中心点由原始子区四角坐标取平均值确定。

若原始状态图案中原始子区内像素中心点在最终状态图案中的对应坐标为最终状态图案中最终子区内像素中心点坐标，则将最终状态图案中最终子区内像素中心点的灰度值赋值给原始状态图案中的像素，否则进行二维格林样条插值，获得最终状态图案中对应坐标处的灰度值，并将该处灰度值赋值给原始状态图案中的像素。

步骤4、根据最终状态图案中规则分布点的位移场和应变场，确定最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案中的对应坐标或者原始状态图案中原始子区内像素中心点在k阶段状态图案中的对应坐标，复原k阶段状态图案，所述k阶段状态图案为变形数字图案从原始状态变换到最终状态过程中所经历的中间阶段，变形数字图案从原始状态变换到最终状态划分为m阶段，k＝1～m。

步骤4.1、利用最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和最终状态图案中最终子区中心点指向最终子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，计算最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案中相对应的坐标；

式中，Q″(x″,y″)为k阶段状态图案中k阶段子区内任一点的坐标，Q′(x′,y′)为Q″(x″,y″)在最终状态图案中最终子区内的坐标，u(i,j)、v(i,j)分别为第i行第j列最终子区中心点在水平及垂直方向上的位移，Δx'、Δy'分别为最终状态图案中最终子区中心点P′(x′₀,y′₀)指向最终子区内任一点Q′(x′,y′)的向量在x和y轴上的投影，各种偏导数描述了最终子区内规则分布点的应变，所述k阶段子区为k阶段状态图案中包含若干像素的图像子集，根据最终子区四角坐标在k阶段状态图案中的对应坐标来划分。

步骤4.2、若最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案相对应的坐标为k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点，则将最终状态图案中最终子区内像素中心点的灰度值赋给k阶段状态图案中像素，否则进行二维格林样条插值，获得k阶段状态图案中像素的灰度值，所述k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点为k阶段状态图案中k阶段子区内每个像素的中心点，将k阶段状态图案置于坐标系中，单位为像素，即可获取k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点的坐标；

步骤4.3、对最终状态图案中最终子区内像素重复步骤4.1、4.2，复原k阶段状态图案中k阶段子区内像素的灰度值；

步骤4.4、对最终状态图案中不同最终子区内像素重复步骤4.3，完成复原k阶段状态图案，如图4(b)、图4(c)、图4(d)、图4(e)所示。

复原k阶段状态图案的方法还可以采用如下方法：用最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和原始状态图案中原始子区中心点指向原始子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，计算原始状态图案中原始子区内像素中心点在k阶段状态图案中相对应的坐标，

式中，Q(x,y)为原始状态图案原始子区内任一点的坐标，Q″(x″,y″)为Q(x,y)在k阶段状态图案中k阶段子区内的坐标，Δx、Δy分别为原始状态图案中原始子区中心点P(x₀,y₀)指向原始子区内任一点Q(x,y)的向量在x和y轴上的投影。

若k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点坐标对应的原始状态图案坐标为原始状态图案中原始子区像素中心点坐标，则将原始状态图案中原始子区内像素中心点灰度值赋值给k阶段状态图案中的像素，否则进行二维格林样条插值，获得k阶段状态图案中像素的灰度值。

实施例二

实施例二为饕餮纹拓图，如图5(a)所述，饕餮纹拓图中没有明显的最终标志线，为了利用本发明提出的变形数字图案的复原方法，首先在原始状态图案中添加了原始标志线，如图5(b)所述，再施加复杂变形获得最终状态图案，如图5(c)所示，具体复原步骤与实施例一相同，图5(d)、图5(e)、图5(f)、图5(g)为复原过程的k阶段状态图案，图5(h)为复原后的原始状态图案。

Claims (7)

1.一种变形数字图案的复原方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、利用最终状态图案的标记，确定最终状态图案的最终标志线和最终标志点、原始状态图案的原始标志线和原始标志点，所述最终状态图案为变形后的数字图案，所述原始状态图案为变形前的数字图案；

步骤2、在最终状态图案中设置规则分布点，根据最终标志点和原始标志点，获得最终状态图案中规则分布点的位移场和应变场，所述规则分布点为成行成列等间距分布的点，间距自行设置；

步骤3、在最终状态图案中以规则分布点为最终子区中心点划分最终子区，根据最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和最终状态图案中最终子区中心点指向最终子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，确定最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案中对应坐标；根据最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和原始状态图案中原始子区中心点指向原始子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，确定原始状态图案中原始子区内像素中心点在最终状态图案中的对应坐标，复原原始状态图案，所述最终子区中心点为规则分布点，所述最终子区为最终状态图案中包含若干像素的图像子集，为正方形，边长为规则分布点之间的间距，所述最终状态图案中最终子区内像素中心点为最终状态图案中最终子区内每个像素的中心点，最终状态图案位于坐标系中，单位为像素，即可获取最终状态图案中最终子区内像素中心点的坐标，所述原始子区为原始状态图案中包含若干像素的图像子集，根据最终子区四角坐标在原始状态图案中的对应坐标来划分，所述原始状态图案中原始子区内像素中心点为原始状态图案原始子区内每个像素的中心点，原始状态图案位于坐标系中，单位为像素，即可获取原始状态图案中原始子区内像素中心点的坐标；

步骤4、根据最终状态图案中规则分布点的位移场和应变场，确定最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案中的对应坐标或者原始状态图案中原始子区内像素中心点在k阶段状态图案中的对应坐标，复原k阶段状态图案，所述k阶段状态图案为变形数字图案从原始状态变换到最终状态过程中所经历的中间阶段，变形数字图案从原始状态变换到最终状态划分为m阶段，k＝1～m。

2.根据权利要求1所述的一种变形数字图案的复原方法，其特征在于：所述步骤1具体步骤如下：

步骤1.1、将最终状态图案和原始状态图案的中心点建立在同一坐标系中，所述原始状态图案的中心点任意设置，并保证原始状态图案与最终状态图案不重合；

步骤1.2、利用最终状态图案的标记，确定最终状态图案的最终标志线，在每条最终标志线上设置若干个最终标志点，并确定任一最终标志点的坐标；

步骤1.3、根据最终标志线的变形前状态确定原始状态图案中原始标志线，最终标志线与原始标志线一一对应，在原始标志线上设置若干个原始标志点，最终标志点与原始标志点一一对应，确定任一原始标志点的坐标。

3.根据权利要求1所述的一种变形数字图案的复原方法，其特征在于：所述步骤2具体步骤如下：

步骤2.1、在最终状态图案中设置规则分布点，根据最终标志点坐标和与该最终标志点对应的原始标志点的坐标，确定两点之间的位移；

步骤2.2、利用二维插值方法和最终标志点与对应的原始标志点的位移，计算最终状态图案中规则分布点的位移场；

步骤2.3、利用差分公式和规则分布点的位移场计算最终状态图案中规则分布点的应变场。

4.根据权利要求1所述的一种变形数字图案的复原方法，其特征在于：所述步骤3具体步骤如下：

步骤3.1、在最终状态图案中以规则分布点为最终子区中心点划分最终子区；

步骤3.2、根据最终子区中心点的位移场、应变场和最终状态图案中最终子区中心点指向最终子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，计算最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案中的对应坐标；

步骤3.3、若最终状态图案中最终子区内像素中心点在原始状态图案的对应坐标为原始状态图案中原始子区内像素中心点，则将最终状态图案中最终子区内像素中心点的灰度值赋值给原始状态图案中相应的像素，否则进行二维插值，获得原始状态图案中像素的灰度值；

步骤3.4、对最终状态图案中最终子区内像素依次重复步骤3.2、3.3，复原最终状态图案中最终子区内像素的灰度值；

步骤3.5、对最终状态图案中不同最终子区内像素依次重复步骤3.4，完成原始状态图案复原。

5.根据权利要求1所述一种变形数字图案的复原方法，其特征在于：所述步骤3还可以采用以下方法：首先计算最终状态图案中最终子区4个角点在原始状态图案中的坐标以划分原始子区；其次利用最终状态图案中最终子区中心点的位移场、应变场和原始状态图案中原始子区中心点指向原始子区内任一点的向量在坐标轴上的投影计算原始子区内各像素在最终状态图案中的对应坐标，若原始状态图案中原始子区内像素中心点在最终状态图案中的对应坐标为最终状态图案中最终子区内像素中心点坐标，则将最终状态图案中最终子区内像素中心点的灰度值赋值给原始状态图案中的像素，否则进行二维插值，获得最终状态图案中对应坐标处的灰度值，并将该处灰度值赋值给原始状态图案中的像素，所述原始子区中心点由原始子区四角坐标取平均值确定。

6.根据权利要求1所述一种变形数字图案的复原方法，其特征在于：所述步骤4具体步骤如下：

步骤4.1、利用最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和最终状态图案中最终子区中心点指向最终子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，计算最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案中相对应的坐标；

式中，Q″(x″,y″)为k阶段状态图案中k阶段子区内任一点的坐标，Q′(x′,y′)为Q″(x″,y″)在最终状态图案中最终子区内的坐标，u(i,j)、v(i,j)分别为第i行第j列最终子区中心点在水平及垂直方向上的位移，Δx'、Δy'分别为最终状态图案中最终子区中心点P′(x′₀,y′₀)指向最终子区内任一点Q′(x′,y′)的向量在坐标轴上的投影，各种偏导数描述了最终子区内规则分布点的应变，所述k阶段子区为k阶段状态图案中包含若干像素的图像子集，根据最终子区四角坐标在k阶段状态图案中的对应坐标来划分；

步骤4.2、若最终状态图案中最终子区内像素中心点在k阶段状态图案相对应的坐标为k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点，则将最终状态图案中最终子区内像素中心点的灰度值赋给k阶段状态图案中的像素，否则进行二维插值，获得k阶段状态图案中像素的灰度值，所述k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点为k阶段状态图案中k阶段子区内每个像素的中心点，将k阶段状态图案置于坐标系中，单位为像素，即可获取k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点的坐标；

步骤4.3、对最终状态图案中最终子区内像素重复步骤4.1、4.2，复原k阶段状态图案中k阶段子区内像素的灰度值；

步骤4.4、对最终状态图案中不同最终子区内像素重复步骤4.3，完成复原k阶段状态图案。

7.根据权利要求1所述一种变形数字图案的复原方法，其特征在于：所述步骤4还可以采用以下方法：利用最终状态图案中规则分布点的位移场、应变场和原始状态图案中原始子区中心点指向原始子区内任一点的向量在坐标轴上的投影，计算原始状态图案中原始子区内像素中心点在k阶段状态图案中相对应的坐标，

式中，Q(x,y)为原始状态图案原始子区内任一点的坐标，Q″(x″,y″)为Q(x,y)在k阶段状态图案中k阶段子区内的坐标，Δx、Δy分别为原始状态图案中原始子区中心点P(x₀,y₀)指向原始子区内任一点Q(x,y)的向量在坐标轴上的投影；u(i,j)、v(i,j)分别为第i行第j列最终子区中心点在水平及垂直方向上的位移；

若k阶段状态图案中k阶段子区内像素中心点坐标对应的原始状态图案坐标为原始状态图案中原始子区内像素中心点坐标，则将原始状态图案中原始子区内像素中心点灰度值赋值给k阶段状态图案中的像素，否则进行二维插值，获得k阶段状态图案中像素的灰度值。