增强现实在文物数字修复中的应用研究

发布时间：2020-08-09 00:49

【摘要】：在我国,文物每年出土量极大,其中以陶器和瓷器此类旋转体文物居多,由于受自然灾害等条件的影响,采用传统手工修复的方式很难在短时间内进行展示。为了预先展示文物修复后影像,本文将增强现实技术引入到文物数字修复领域,设计并建立了一套文物数字修复系统。主要基于此类旋转体文物,采用数字图像处理技术结合文物模型几何特征完成数字模型的重建,并将增强现实显示技术引入之中,实现文物数字修复影像的显示。从实验结果来看,可以满足当前的修复意义。本文的主要研究工作包含以下几点:1.在充分考虑文物传统修复速率较低的背景下,设计了一种文物数字修复显示系统,并对总体工作流程进行了分析。为了更好的实现后期的应用,在模拟真实环境的基础上,进行了实验平台的搭建。2.根据陶瓷类旋转体文物的结构特征,采用工业摄像机拍摄的方式获取文物二维图像,提出了一种利用旋转体的几何特性实现文物轮廓母线的提取方法。对呈现目标倾斜的图像进行了矫正。通过多幅图像进行实验,采用本文算法提取的对称中心线与图像主轴线误差在0.3个像素内,左右母线间像素个数平均相差在1.67个像素。从结果来看,可以利用所获得的的母线进行文物数字模型的绘制。3.研究了基于标识物的跟踪注册方法来实现系统的虚实配准。为了更好的实现与系统间交互,在二维标识物的基础上设计一个正六面体的交互模块,利用该模块可以实现用户对文物的多角度观察。4.对本文所提出的研究方法进行了实验总结,采用标定版进行实验标定,获得摄像机的参数。在局部实验中分别对矫正前后的多幅目标图像长轴测度的均值进行计算,求得矫正前后的的平均值相差0.0934个像素,短轴平均值相差0.1229个像素。计算求得的图像短长轴之比与真实文物的长宽之比相比较,得到的最大误差值为0.0018,平均误差值为0.0012。在最后的增强现实显示实验中,可以实现将虚拟文物模型导入到真实场景中。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;G264.3
【图文】：

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实国内外发展现状随着计算机信息技术的快速发展已经逐渐走入人们的生活。通生成的虚拟环境建立关系,从而使得增强现实技术在医疗领域、教育领域、古迹保护领域中都充分发挥了巨大的作用，Azu描述了关于增强现实技术在各大领域的具体应用[9]。作为一门究机构已经有很多专家投身于此研究领域并取得一定的成就。展现状技术开始于十九世纪七十年代，当时 Sutherland 博士研制出了示器，从而能够达到虚实融合的效果[10],如图 1.2 所示。随后发实发展比较迅猛，在 1893 年，美国陆军将其应用到军事国防器将采集的火星数据通过建模手段进行虚拟显示，取得了非常

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于十九世纪七十年代，当时 Sutherland 博士研制而能够达到虚实融合的效果[10],如图 1.2 所示。随较迅猛，在 1893 年，美国陆军将其应用到军事国的火星数据通过建模手段进行虚拟显示，取得了图 1.2 增强现实头盔显示器年代，波音公司设计的一个辅助布线系统中才提器把布线路径显示在工程人员眼前,帮助他们逐步[11]。图 1.3 为工业人员携带显示头盔进行工业管

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吉林大学硕士学位论文国外从事增强现实技术研究机构主要有美国北卡罗来纳大学、麻省理工学伦多大学、哥伦比亚大学等[12]。例如美国哥伦比亚大学 Feiner 教授等人种基于 AR 的维修系统，该系统用于指导机械维修，将有关利用配件的技激光打印机上用以指导维修，使用起来非常方便[13-14]。加拿大安大略布鲁建了主要用于研究感官知觉是如何影响人们对葡萄酒的品评实验的增强奥地利计算机图形与视觉学院开发了一个 AR 钢琴教学系统，用于立体系统可对钢琴演奏者进行提示，方便演奏者能够快速的掌握所要弹奏指示了学生通过透视头盔立体学习几何课程[15-17]。

【参考文献】