基于多特征的兵马俑断裂面匹配方法研究
发布时间：2021-04-07 06:04
秦始皇陵兵马俑在出土时大多已破碎,碎块数量大,结构和形状各异,大多存在缺损,采用人工方法进行拼接复原是一项周期长且难度大的工作。采用三维扫描设备获取碎块的三维数据模型,并借助计算机技术实现兵马俑碎块的虚拟拼接成为一个研究热点。由于已有的碎块匹配方法对几何特征的完整性要求较高,并且存在特征单一、误差大以及效率低等弊端,因此对兵马俑碎块的匹配效果不佳。本文针对兵马俑碎块的三维数据模型,首先对碎块进行分类并提取断裂面,然后研究基于断裂面上多特征的碎块匹配方法。本文主要工作和贡献如下:（1）提出一种碎块分类和断裂面提取方法碎块分类采用一种基于显著区域和二维形状特征的分类算法实现,首先提取碎块模型的显著区域特征,并采用EMD（earth mover’s distance）算法对区域特征进行匹配,以实现碎块粗分类;然后获取表面特征不明显碎块的二维图像信息并提取其形状特征,再采用SVM（support vector machine）分类器对其进行细分类,由此实现碎块的最终精确分类。断裂面提取则采用一种基于分割线的曲面分割算法实现,该算法通过提取凸脊特征分割线将碎块外表面分割成多张曲面,并根据曲面的粗...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
K9901坑发掘出土的兵马俑碎块
图 1-2 兵马俑手工修复结果近年来，随着三维数据采集设备的普及，计算机技术的进步，以及各种学科间的交叉渗透，对于兵马俑的复原研究也出现了许多新的方式和手段 计算机顶级国际会议 SIGGRAPH ICCV 以及 EUROGRAPHICS 等都设有文物复原的相关专题，特别是第 39 届著名国际会议 计算机应用及定量方法在考古学中的应用（CAA） 在北京的成功举办，标志着我国数字考古的交叉研究已初见成效 2009 年，兵马俑一号坑第三次发掘的数字化建模与虚拟复原等代表性工作都涉及数字几何领域，基于模型的辅助文物复原研究已逐步开展，为遗址文物提供了数字化保护方案，文物数字模型的智能处理已成为领域研究的前沿与热点 在计算机辅助兵马俑修复的过程中，首先需要获取兵马俑碎块的数字化模型，然后根据碎块数据模型的表面特征或者断裂面特征，采用一定的匹配算法来实现碎块的匹配拼接，由此实现兵马俑的虚拟修复 虚拟修复可以在不破坏兵马俑碎块的基础上
(a) 纹理修复结果 (b) 彩色表示结果图 1-3 计算机辅助兵马俑修复结果1.1.2 研究意义兵马俑属刚体，破而不改质，碎而不变形，具有几何形态的可修复性 对于兵马俑的修复，首先需要找出其碎块间的邻接关系，然后再采用一定的技术恢复其几何形状 由于兵马俑碎块数量大，拼接修复运算复杂，而现有的虚拟复原方法还存在途径单一 匹配效率偏低 质量欠佳等不足，所以高性能模型智能处理方法研究成为推动该问题解决的关键 因此，兵马俑的虚拟复原具有重大的研究意义，具体体现如下：（1）兵马俑虚拟复原可以实现其数字化保护，而数字化保护的核心是精准建模 兵马俑碎块具有形状复杂 表面侵蚀严重且属性多样等特点，亟待突破其形状模糊 特征缺失的模型表示 碎块特征不易提取和表示等问题 而三维激光扫描技术能够获取兵马俑碎块的高精度数据，可以基于数字几何进行精准建模，并支持在模型特征空间上的系列计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]融合局部纹理特征的核密度估计运动目标检测[J]. 金静,党建武,翟凤文,王阳萍,申东,张振海. 吉林大学学报(工学版). 2019(02)
[2]基于图节点中心性和空间自相关的显著性检测方法[J]. 王莎莎,冯子亮,傅可人. 计算机应用. 2018(12)
[3]基于多特征融合的显著性目标检测算法[J]. 张守东,杨明,胡太. 计算机科学与探索. 2019(05)
[4]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)
[5]基于轮廓曲线和特征区域的秦俑碎块匹配算法[J]. 赵夫群,周明全,耿国华. 北京理工大学学报. 2018(03)
[6]基于改进Hu不变矩的图像篡改检测算法[J]. 闫旭,姜威,贲晛烨. 光学技术. 2018(02)
[7]基于EMD的相空间重构极限学习机预测模型[J]. 余宇婷,金文,张珊珊,邱桃荣,白小明. 计算机工程与设计. 2017(09)
[8]基于四元数3D骨骼表示的人体行为识别[J]. 徐海洋,孔军,蒋敏. 激光与光电子学进展. 2018(02)
[9]基于多特征和SVM的兵马俑碎片分类[J]. 魏阳,周明全,耿国华,邹林波. 西北大学学报(自然科学版). 2017(04)
[10]基于三维动态区域生长算法的肝脏自动分割[J]. 仇清涛,段敬豪,巩贯忠,李登旺,尹勇. 中国医学物理学杂志. 2017(07)
博士论文
[1]基于学习优化与信息融合的陶瓷文物碎片分类研究[D]. 王克刚.西北大学 2017
[2]基于断裂面匹配的破碎刚体复原研究[D]. 李群辉.西北大学 2013
[3]面向设计的三维CAD模型搜索技术研究[D]. 陶松桥.华中科技大学 2012
[4]三维表面数字拼接算法研究[D]. 李孟.哈尔滨工业大学 2009
[5]三维复杂形状拼接与破碎物体复原技术研究[D]. 周术诚.西北大学 2007
硕士论文
[1]三维点云数据的去噪和特征提取算法研究[D]. 史皓良.南昌大学 2017
[2]面向文物数字化建模的网格模型孔洞修补算法研究[D]. 李月雯.西北大学 2017
[3]基于深度学习的三维CAD模型分类[D]. 刘钰鹏.北方民族大学 2016
[4]三维点云模型的孔洞修补算法研究[D]. 王培宁.西北大学 2015
[5]基于特征轮廓约束的秦俑碎片曲面匹配方法研究[D]. 李静.西北大学 2015
[6]秦俑文物模型点云骨架提取技术及匹配方法研究[D]. 马忠玲.西北大学 2015
[7]秦俑陶片三维模型分类方法研究[D]. 杨戈.西北大学 2014
[8]秦俑碎片模型显著区域提取及匹配关键技术研究[D]. 郝妮.西北大学 2014
[9]文物三维模型特征线提取及外表面和断裂面标识研究[D]. 雒赬.西北大学 2014
[10]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
本文编号：3122948
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
K9901坑发掘出土的兵马俑碎块
图 1-2 兵马俑手工修复结果近年来，随着三维数据采集设备的普及，计算机技术的进步，以及各种学科间的交叉渗透，对于兵马俑的复原研究也出现了许多新的方式和手段 计算机顶级国际会议 SIGGRAPH ICCV 以及 EUROGRAPHICS 等都设有文物复原的相关专题，特别是第 39 届著名国际会议 计算机应用及定量方法在考古学中的应用（CAA） 在北京的成功举办，标志着我国数字考古的交叉研究已初见成效 2009 年，兵马俑一号坑第三次发掘的数字化建模与虚拟复原等代表性工作都涉及数字几何领域，基于模型的辅助文物复原研究已逐步开展，为遗址文物提供了数字化保护方案，文物数字模型的智能处理已成为领域研究的前沿与热点 在计算机辅助兵马俑修复的过程中，首先需要获取兵马俑碎块的数字化模型，然后根据碎块数据模型的表面特征或者断裂面特征，采用一定的匹配算法来实现碎块的匹配拼接，由此实现兵马俑的虚拟修复 虚拟修复可以在不破坏兵马俑碎块的基础上
(a) 纹理修复结果 (b) 彩色表示结果图 1-3 计算机辅助兵马俑修复结果1.1.2 研究意义兵马俑属刚体，破而不改质，碎而不变形，具有几何形态的可修复性 对于兵马俑的修复，首先需要找出其碎块间的邻接关系，然后再采用一定的技术恢复其几何形状 由于兵马俑碎块数量大，拼接修复运算复杂，而现有的虚拟复原方法还存在途径单一 匹配效率偏低 质量欠佳等不足，所以高性能模型智能处理方法研究成为推动该问题解决的关键 因此，兵马俑的虚拟复原具有重大的研究意义，具体体现如下：（1）兵马俑虚拟复原可以实现其数字化保护，而数字化保护的核心是精准建模 兵马俑碎块具有形状复杂 表面侵蚀严重且属性多样等特点，亟待突破其形状模糊 特征缺失的模型表示 碎块特征不易提取和表示等问题 而三维激光扫描技术能够获取兵马俑碎块的高精度数据，可以基于数字几何进行精准建模，并支持在模型特征空间上的系列计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]融合局部纹理特征的核密度估计运动目标检测[J]. 金静,党建武,翟凤文,王阳萍,申东,张振海. 吉林大学学报(工学版). 2019(02)
[2]基于图节点中心性和空间自相关的显著性检测方法[J]. 王莎莎,冯子亮,傅可人. 计算机应用. 2018(12)
[3]基于多特征融合的显著性目标检测算法[J]. 张守东,杨明,胡太. 计算机科学与探索. 2019(05)
[4]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)
[5]基于轮廓曲线和特征区域的秦俑碎块匹配算法[J]. 赵夫群,周明全,耿国华. 北京理工大学学报. 2018(03)
[6]基于改进Hu不变矩的图像篡改检测算法[J]. 闫旭,姜威,贲晛烨. 光学技术. 2018(02)
[7]基于EMD的相空间重构极限学习机预测模型[J]. 余宇婷,金文,张珊珊,邱桃荣,白小明. 计算机工程与设计. 2017(09)
[8]基于四元数3D骨骼表示的人体行为识别[J]. 徐海洋,孔军,蒋敏. 激光与光电子学进展. 2018(02)
[9]基于多特征和SVM的兵马俑碎片分类[J]. 魏阳,周明全,耿国华,邹林波. 西北大学学报(自然科学版). 2017(04)
[10]基于三维动态区域生长算法的肝脏自动分割[J]. 仇清涛,段敬豪,巩贯忠,李登旺,尹勇. 中国医学物理学杂志. 2017(07)
博士论文
[1]基于学习优化与信息融合的陶瓷文物碎片分类研究[D]. 王克刚.西北大学 2017
[2]基于断裂面匹配的破碎刚体复原研究[D]. 李群辉.西北大学 2013
[3]面向设计的三维CAD模型搜索技术研究[D]. 陶松桥.华中科技大学 2012
[4]三维表面数字拼接算法研究[D]. 李孟.哈尔滨工业大学 2009
[5]三维复杂形状拼接与破碎物体复原技术研究[D]. 周术诚.西北大学 2007
硕士论文
[1]三维点云数据的去噪和特征提取算法研究[D]. 史皓良.南昌大学 2017
[2]面向文物数字化建模的网格模型孔洞修补算法研究[D]. 李月雯.西北大学 2017
[3]基于深度学习的三维CAD模型分类[D]. 刘钰鹏.北方民族大学 2016
[4]三维点云模型的孔洞修补算法研究[D]. 王培宁.西北大学 2015
[5]基于特征轮廓约束的秦俑碎片曲面匹配方法研究[D]. 李静.西北大学 2015
[6]秦俑文物模型点云骨架提取技术及匹配方法研究[D]. 马忠玲.西北大学 2015
[7]秦俑陶片三维模型分类方法研究[D]. 杨戈.西北大学 2014
[8]秦俑碎片模型显著区域提取及匹配关键技术研究[D]. 郝妮.西北大学 2014
[9]文物三维模型特征线提取及外表面和断裂面标识研究[D]. 雒赬.西北大学 2014
[10]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
本文编号：3122948
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3122948.html
最近更新
教材专著
