文物三维模型线图生成和测量方法研究与实现

作     者：李秀峰 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：耿国华

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：三维模型 考古线图 轮廓线提取 脊线 三维测量 

摘      要：文物模型轮廓线可形象、直观的展示出文物的外形特征,是后期修复与研究工作的基础。而迄今为止大量考古线图生成和测量工作仍旧依靠传统手工方式。为满足考古发掘大量线图生成和文物尺寸测量工作的需要,针对提高制图效率和测量准确率、降低考古人员工作量的问题需求,本文研究考古线图自动生成和测量方法,主要研究内容如下： (1)研究文物三维数字模型获取和预处理技术。在兵马俑第三次发掘现场将出土的文物进行三维扫描,真实的将文物原有风貌以数字化的方式保存下来,然后进行去噪和修复孔洞等预处理操作,得到完整的数字化文物三维模型。 (2)研究并实现了基于文物三维模型的几何特征增强算法。该算法利用增强文物三维模型网格的方式,结合误差评估与控制算法,解决了受扫描实地、自然环境和设备本身影响造成的部分模型特征弱化问题,实现了文物模型原有特征的恢复与增强。 (3)分析对比三维模型轮廓线检测理论相关算法,提出基于显式脊线的文物三维模型线图生成算法。该算法通过提取文物模型的脊线特征并加以绘制,解决了线图生成过程中产生的线条断续问题和可见性问题,并在实际的考古线图生成工作中得到了良好的应用。 (4)研究了交互式文物三维测量方法并应用于兵马俑考古领域。该方法通过在计算机中采用鼠标拾取和文物模型表面距离测量的方式,解决了在实际考古线图生成中对文物测量需要人为接触的问题,避免了人为损伤的可能性,同时提高了测量精度。经实践检验,本方法获得的测量数据可以满足考古工作的测量要求。 (5)设计并实现了文物线图生成与测量系统。本系统已经应用于兵马俑第三次发掘现场的数字化考古工作,其线图生成效果达到了人工绘制水平并提高了测量精度。 综上所述,本文的研究工作解决了手工考古线图生成的低效率和人工测量造成的二次损伤等问题,为现有文物线图生成的自动化和数字化提供了技术支持。