文物碎片孔洞修复和基于断裂面的拼接方法研究
发布时间：2021-01-15 16:41
兵马俑第三次发掘出土陶俑、车马等各类文物共计310余件（组）,然而这些文物中几乎没有一件是完整的,面对发掘出土的如此多的碎片,人工复原需要漫长的时间才能完成。虽然使用现代三维扫描技术和虚拟现实技术能够完成文物碎片的虚拟复原,但现有技术仍存在以下四个问题:1.没有实现对具有无序性的三维文物点云模型有效统一的表示,使得点云文物模型无法直接进行深度学习等自动化和智能化操作;2.由于扫描环境和扫描仪器的限制,通过激光扫描仪获得的文物碎片存在孔洞,模型不完整;3.待匹配断裂面的提取依赖于手工标注或者特征驱动,没有实现基于数据驱动的断裂面自动识别;4.现有的碎片配准算法都是根据个人经验领域知识设计特征描述符,依靠传统几何特征驱动完成碎片匹配,没有实现自动化特征提取和碎片配准。本文针对以上问题,首先对点云数据进行更深层次的表达与分析,然后对扫描得到的碎片孔洞进行修复,通过提取断裂面对碎片进行拼接。具体研究内容如下:（1）提出一种基于八叉树和三维K-D树混合索引的点云文物数据表示方法该方法首先进行无组织点云模型的体素转换,在体素空间对三维模型进行八叉树剖分,改进八叉树编码方式;然后构建节点间的邻接关系...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
秦兵马俑一号坑第三次发掘现场出土的文物碎片
(a)虚拟复原的秦俑 (b)虚拟复原的马图 1-2 虚拟复原秦俑和马2）文物三维虚拟修复可以为文物实际修复工作提供详实的参考数据，如提供，预测缺损部位的几何信息、定位破碎文物的空间位置等。图 1-3 为利用复原俑和马提取的线画图。
3(a)秦俑线画图 (b)马的线画图图 1-3 秦俑和马的线画图（3）实现对文物的非接触修复以减少过多接触文物而造成的二次损害。如图 1-4是发掘出的彩绘秦俑，如果通过人工复原，彩绘与空气接触时间长会被氧化，并接接触对彩绘再次造成破坏，但如果通过扫描仪采集数据来虚拟修复就可以避免破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轻量级实时点云分类网络LightPointNet[J]. 白静,司庆龙,秦飞巍. 计算机辅助设计与图形学学报. 2019(04)
[2]基于点云数据的三维目标识别和模型分割方法[J]. 牛辰庚,刘玉杰,李宗民,李华. 图学学报. 2019(02)
[3]基于GPU的并行八叉树生成算法[J]. 王吉强,贾世宇. 青岛大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]文物三维模型虚拟修复研究进展、挑战与发展趋势[J]. 侯妙乐,赵思仲,杨溯,胡云岗. 遗产与保护研究. 2018(10)
[5]基于自适应邻域匹配的点云配准方法[J]. 张顺利,徐艳芝,周明全,耿国华,张雨禾. 计算机学报. 2019(09)
[6]人体模型网格孔洞的快速修复方法[J]. 刘世凡,梁晋,董波. 西安交通大学学报. 2018(08)
[7]结合插值细分和径向基函数的3维扫描数据孔洞修补[J]. 潘翔,焦吾振,郑河荣,张三元. 中国图象图形学报. 2018(04)
[8]基于变分水平集的三维模型复杂孔洞修复[J]. 张婧,周明全,耿国华. 计算机应用研究. 2018(04)
[9]刚体碎块的断裂面匹配[J]. 赵夫群,周明全,耿国华. 中国图象图形学报. 2017(01)
[10]基于卷积神经网络的点云配准方法[J]. 舒程珣,何云涛,孙庆科. 激光与光电子学进展. 2017(03)
博士论文
[1]基于多特征的兵马俑断裂面匹配方法研究[D]. 赵夫群.西北大学 2019
[2]深度学习下细粒度级别图像的视觉分析研究[D]. 魏秀参.南京大学 2018
[3]数字几何处理方法研究及在文物虚拟复原中的应用[D]. 李姬俊男.西北大学 2017
[4]散乱点云特征提取方法与部位缺损文物碎片拼接技术研究[D]. 张雨禾.西北大学 2017
[5]三维数字几何处理中特征提取与孔洞修补研究[D]. 王小超.大连理工大学 2014
[6]颅面统计复原关键技术研究[D]. 贺毅岳.西北大学 2012
硕士论文
[1]基于异构处理器的深度卷积神经网络加速系统设计与实现[D]. 姜典坤.北京交通大学 2018
[2]基于深度学习的目标检测算法研究[D]. 温捷文.广东工业大学 2018
[3]基于区域分割的三维点云模型骨架提取算法研究[D]. 晁莹.西北大学 2017
[4]非薄壁文物碎片拼接中的断裂面提取与匹配技术研究[D]. 孟秋晴.西北大学 2013
[5]海量三维点云数据的组织与可视化研究[D]. 徐鹏.南京师范大学 2013
[6]基于激光扫描数据的遗址场景三维重建技术的研究与应用[D]. 张婧.西北大学 2012
[7]文化遗产数字化保护问题研究[D]. 秦境泽.兰州大学 2012
本文编号：2979159
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
秦兵马俑一号坑第三次发掘现场出土的文物碎片
(a)虚拟复原的秦俑 (b)虚拟复原的马图 1-2 虚拟复原秦俑和马2）文物三维虚拟修复可以为文物实际修复工作提供详实的参考数据，如提供，预测缺损部位的几何信息、定位破碎文物的空间位置等。图 1-3 为利用复原俑和马提取的线画图。
3(a)秦俑线画图 (b)马的线画图图 1-3 秦俑和马的线画图（3）实现对文物的非接触修复以减少过多接触文物而造成的二次损害。如图 1-4是发掘出的彩绘秦俑，如果通过人工复原，彩绘与空气接触时间长会被氧化，并接接触对彩绘再次造成破坏，但如果通过扫描仪采集数据来虚拟修复就可以避免破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轻量级实时点云分类网络LightPointNet[J]. 白静,司庆龙,秦飞巍. 计算机辅助设计与图形学学报. 2019(04)
[2]基于点云数据的三维目标识别和模型分割方法[J]. 牛辰庚,刘玉杰,李宗民,李华. 图学学报. 2019(02)
[3]基于GPU的并行八叉树生成算法[J]. 王吉强,贾世宇. 青岛大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]文物三维模型虚拟修复研究进展、挑战与发展趋势[J]. 侯妙乐,赵思仲,杨溯,胡云岗. 遗产与保护研究. 2018(10)
[5]基于自适应邻域匹配的点云配准方法[J]. 张顺利,徐艳芝,周明全,耿国华,张雨禾. 计算机学报. 2019(09)
[6]人体模型网格孔洞的快速修复方法[J]. 刘世凡,梁晋,董波. 西安交通大学学报. 2018(08)
[7]结合插值细分和径向基函数的3维扫描数据孔洞修补[J]. 潘翔,焦吾振,郑河荣,张三元. 中国图象图形学报. 2018(04)
[8]基于变分水平集的三维模型复杂孔洞修复[J]. 张婧,周明全,耿国华. 计算机应用研究. 2018(04)
[9]刚体碎块的断裂面匹配[J]. 赵夫群,周明全,耿国华. 中国图象图形学报. 2017(01)
[10]基于卷积神经网络的点云配准方法[J]. 舒程珣,何云涛,孙庆科. 激光与光电子学进展. 2017(03)
博士论文
[1]基于多特征的兵马俑断裂面匹配方法研究[D]. 赵夫群.西北大学 2019
[2]深度学习下细粒度级别图像的视觉分析研究[D]. 魏秀参.南京大学 2018
[3]数字几何处理方法研究及在文物虚拟复原中的应用[D]. 李姬俊男.西北大学 2017
[4]散乱点云特征提取方法与部位缺损文物碎片拼接技术研究[D]. 张雨禾.西北大学 2017
[5]三维数字几何处理中特征提取与孔洞修补研究[D]. 王小超.大连理工大学 2014
[6]颅面统计复原关键技术研究[D]. 贺毅岳.西北大学 2012
硕士论文
[1]基于异构处理器的深度卷积神经网络加速系统设计与实现[D]. 姜典坤.北京交通大学 2018
[2]基于深度学习的目标检测算法研究[D]. 温捷文.广东工业大学 2018
[3]基于区域分割的三维点云模型骨架提取算法研究[D]. 晁莹.西北大学 2017
[4]非薄壁文物碎片拼接中的断裂面提取与匹配技术研究[D]. 孟秋晴.西北大学 2013
[5]海量三维点云数据的组织与可视化研究[D]. 徐鹏.南京师范大学 2013
[6]基于激光扫描数据的遗址场景三维重建技术的研究与应用[D]. 张婧.西北大学 2012
[7]文化遗产数字化保护问题研究[D]. 秦境泽.兰州大学 2012
本文编号：2979159
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