兵马俑三维重建及修复技术研究

发布时间：2019-10-02 22:07

【摘要】：秦始皇兵马俑对我国历史、科技、文化意义重大;但是,由于历史悠久,出土的兵马俑存在破损等问题。为得到完整的数字化兵马俑,本文研究了兵马俑的多角度图像三维重建及重建后点云数据的孔洞修复方案:(1)三维重建是兵马俑数字化的首要步骤,为获得更准确的秦始皇兵马俑三维模型,研究了三维重建中的重要步骤——基础矩阵求解,提出一种基于模拟退火抽样的基础矩阵求解算法。实验结果表明,该算法的精确率比当前流行算法提高10倍左右,能够有效地提高三维重建的准确率。(2)针对三维重建获得的兵马俑点云数据存在孔洞的缺陷,提出基于分区的兵马俑三维点云孔洞修复方案。该方法根据兵马俑结构特点,将其分成头部和躯千及四肢两个部分分别修复,从而得到了更好地修复效果。(3)针对躯干及四肢部分孔洞修复问题,根据本文定义的特征点将躯干及四肢分区,首次将主动形状模型应用于兵马俑躯干及四肢孔洞修复中。实验结果表明该分区修复方法的误差较整体修复方法可降低10倍。(4)针对头部孔洞修复问题,提出一种基于加权主动形状模型的兵马俑头部孔洞修复算法。根据本文定义的兵马俑头部特征点将头部分区,针对每个区域使用本文提出的孔洞修复算法修复。实验结果表明该算法的修复效果较好,尤其在鼻子区域误差比当前流行算法最多可降低17%。最终实验证明,本文提出的方案能够得到完整的兵马俑三维模型。
【图文】：

煌科技文化的典型代表，受到了世界级的喜爱。然而，由于年代久远和文物发掘的难逡逑度，发掘出来的秦始皇兵马俑常常有不同程度的损坏。为了让文物重现原貌，，损坏兵逡逑马俑的修复方案设计一直是文物保护的热点＾］。图１是不同角度的兵马俑阵列及部逡逑分损坏示意图，这些损坏部位即为孔洞区域。逡逑娭ｉ逡逑（ａ）秦始皇兵马俑阵列全貌逦（ｂ）秦始皇兵马俑阵列局部逡逑以ｋ邋１塼逡逑（ｃ＞兵马俑头部及手臂缺失图示逦（ｄ）兵马俑脸部孔洞图示邋（ｅ）兵马俑头部孔洞图示逡逑图１兵马俑全貌及孔洞的展示逡逑１．１．２兵马俑数字化保护的背景及意义逡逑随着科技的进步，兵马俑数字化保护的重要性得到了广泛的认可。在上世纪六七逡逑十年代其实己经出现了兵马俑数字化保护的案例。当时文物保护者使用照相机，获取逡逑１逡逑｜逡逑Ｉ逡逑

图７邋Ｈａｒｒｉｓ算子将图像像素分成的三种类型逡逑Ｈａｒｒｉｓ算法检测特征点是将目标的像素分成三种类型，如图７所示
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41

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本文编号：2545138