計(jì)算機(jī)輔助文物虛擬復(fù)原技術(shù)主要應(yīng)用于破損文物的拼合,該技術(shù)不僅有效縮短了文物復(fù)原的周期而且避免了人工復(fù)原對(duì)文物的再次破壞,因此相關(guān)研究也成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。基于傳統(tǒng)幾何驅(qū)動(dòng)的碎片拼接技術(shù),依賴于碎片斷裂部位幾何信息的完整性及準(zhǔn)確性,對(duì)斷裂部位存在缺損的文物碎片容易失效。針對(duì)該問(wèn)題,本文將拓?fù)涮卣骱投嗵卣魅诤蠎?yīng)用于文物碎片拼接,圍繞斷裂部位不同程度受損的碎片拼合問(wèn)題,展開相關(guān)研究。本文研究工作主要包括:(1)針對(duì)斷裂部位邊緣受損而引起的輪廓曲線無(wú)法充分表示斷裂面幾何特征的文物碎片拼接問(wèn)題,提出一種基于Morse-Smale拓?fù)涮卣鞯奈奈锼槠詣?dòng)拼接方法。首先,依據(jù)Morse-Smale復(fù)形理論構(gòu)建并簡(jiǎn)化碎片斷裂面的拓?fù)鋱D;然后,定義基準(zhǔn)點(diǎn)和0值面,利用目標(biāo)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)高度差值,將拓?fù)鋱D中四邊形曲面構(gòu)造成為能夠有效表示斷裂面特征的描述符;最后,基于凹凸互補(bǔ)性計(jì)算初始特征四邊形匹配集的誤差,篩選出最優(yōu)匹配集,確定鄰接碎片關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,針對(duì)斷裂面結(jié)構(gòu)信息較完整的破碎文物模型,該方法可取得較滿意的拼接結(jié)果。(2)為了有效解決由于碎片斷裂部位受損造成幾何特征缺失,采用傳統(tǒng)的單一幾何特征驅(qū)動(dòng)方法難以拼合的問(wèn)題,提出了一種基于斷裂部位輪廓線雙向距離場(chǎng)的文物碎片自動(dòng)拼接方法。該算法融合碎片表面紋飾信息和斷裂部位的多種幾何特征,并且引入歐式距離一致性和凹凸互補(bǔ)性的多層約束條件,從而構(gòu)造出能夠有效判斷碎片之間鄰接關(guān)系的特征描述符,判斷出碎片之間的鄰接關(guān)系。另外,特征提取過(guò)程中采用非均勻采樣,減少了均勻采樣過(guò)程中的冗余點(diǎn),提高了碎片拼合的效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法不僅避免了傳統(tǒng)的斷裂面拼合方法數(shù)據(jù)量大而帶來(lái)的高時(shí)間代價(jià),而且針對(duì)斷裂部位存在不同程度缺損但表面紋飾結(jié)構(gòu)清晰的碎片拼合具有一定的優(yōu)勢(shì)。
【學(xué)位單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41;K854
【部分圖文】：

的遺物和遺跡，其種類繁多、技術(shù)精湛且質(zhì)地多樣，揭示了不同時(shí)期國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、政和科技的發(fā)展水平以及客觀規(guī)律，這些歷史遺跡向現(xiàn)代的歷史研究提供了可靠的依據(jù)彌足珍貴的題跋。中國(guó)作為一個(gè)擁有上下五千年文明歷史的文化古國(guó)，也在歷史進(jìn)程留下了一筆燦爛輝煌的文物遺產(chǎn)，其不僅包含了中國(guó)幾千年歷史的文化精髓，而且凝了歷代中國(guó)人的智慧和才華。然而，隨著歷史的發(fā)展和時(shí)代的變遷，文物不可豁免地受到侵蝕和風(fēng)化等自然或人為等因素的影響，導(dǎo)致很多異常珍貴的歷史遺產(chǎn)已經(jīng)遭受同程度地缺損甚至消失。例如陜西省秦始皇陵兵馬俑在多次大規(guī)模挖掘后，出土了大破碎、缺損的文物碎片，如圖 1(a)所示，為了將這些破碎的兵馬俑碎片進(jìn)行修復(fù)從而復(fù)其原貌，考古人員需要對(duì)其進(jìn)行手工拼合，如圖 1(b)所示的馬碎片頭部進(jìn)行的手工合結(jié)果。然而，傳統(tǒng)的手工復(fù)原工作，往往效率低，周期長(zhǎng)，除此之外，手工修復(fù)中一系列操作，不可豁免地需要與文物碎片進(jìn)行頻繁的接觸，在文物本身存在一定程度損的同時(shí)，如果操作不當(dāng)容易對(duì)文物造成再次破壞。因此，如何設(shè)計(jì)一種精確、高效文物修復(fù)策略和拼接流程，則成為文物保護(hù)和修復(fù)領(lǐng)域一個(gè)值得深入研究的方向。

第一章 緒論重組方法。該方法將傳統(tǒng)的斷裂部位輪廓線匹配轉(zhuǎn)化成輪廓線雙向距離場(chǎng)的匹配，從而更準(zhǔn)確地判斷出碎片間的鄰接關(guān)系，另外，采用最小誤差逼近算法提取斷裂面輪廓線，避免了均勻采樣過(guò)程中的冗余點(diǎn)，加快碎片特征點(diǎn)的搜索速度，完成碎片拼合。該算法能夠有效融合碎片斷裂部位的多種特征信息，針對(duì)斷裂部位存在缺損的碎片具有一定的優(yōu)越性。1.4 本文結(jié)構(gòu)安排綜上所述，全文共分為五章，章節(jié)結(jié)構(gòu)安排如圖 2 所示：

2.1 引言計(jì)算機(jī)輔助文物虛擬復(fù)原技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為文物的保護(hù)和修復(fù)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，文物碎片虛擬復(fù)原主要包括前期的數(shù)據(jù)采集及處理，核心步驟碎片的重組，以及最后的虛擬展示，并簡(jiǎn)要介紹了本文數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理的工作，涉及特征提取、碎片匹配及鄰接碎片拼接等技術(shù)及研究?jī)?nèi)容。本章在簡(jiǎn)要的介紹了計(jì)算機(jī)輔助文物虛擬復(fù)原的大致流程之后，然后介紹了兩種經(jīng)典的三維模型特征及其各自特點(diǎn)，最后對(duì)碎片重組過(guò)程中的匹配和拼接技術(shù)基本原理進(jìn)行了概述。2.2 破碎文物的虛擬復(fù)原流程計(jì)算機(jī)輔助文物虛擬復(fù)原主要包括碎片模型的采集、預(yù)處理、碎片重組、虛擬展示四個(gè)階段，如圖 3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 李姬俊男;耿國(guó)華;周明全;康馨月;;文物碎塊虛擬拼接中的表面特征優(yōu)化[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2014年12期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 張春亢;基于Morse理論的三角網(wǎng)格特征提取及簡(jiǎn)化研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);2016年

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 張肖醞;任意三角面模型的符號(hào)距離場(chǎng)計(jì)算[D];青島大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：2865292