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基于点云数据的秦始皇兵俑头面部特征提取与统计分析研究

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文物保护与考古科学 2022年第1期34卷 109-117页

作者：胡云岗王婧玚兰德省侯妙乐北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京100044 建筑遗产精细重建与健康监测北京重点实验室北京100044 陶质彩绘文物保护国家文物局重点科研基地(秦始皇帝陵博物院) 陕西西安710600 代表性建筑与古建筑数据库教育部工程中心北京100044

考古出土的秦始皇兵俑是秦朝十分珍贵的实物资料,具有重大的历史、科学和艺术研究价值,其“千人千面”的特点更是备受关注,被认为是秦人的真实写照。现代人体测量中,头面部特征因其多受遗传因素作用,少受环境因素影响,被广泛应用于分析... 详细信息

考古出土的秦始皇兵俑是秦朝十分珍贵的实物资料,具有重大的历史、科学和艺术研究价值,其“千人千面”的特点更是备受关注,被认为是秦人的真实写照。现代人体测量中,头面部特征因其多受遗传因素作用,少受环境因素影响,被广泛应用于分析各民族之间的亲缘关系。通过采集50个样本的兵俑头部高精度三维点云数据并提取了头面部特征,运用样本相关性分析和数据大小排序的统计分析方法,与现代29个群体或地区头面部特征进行了对比研究。结果显示秦始皇兵俑样本的头面部特征完全各异且高度相关,同时与现代群体或地区的头面部特征差异性较小,定量化地明确了秦始皇兵俑的相关特点。

关键词：秦始皇兵俑三维数据头面部特征相关性分析排序统计分析

基于分块PCA与端元提取的壁画线条增强研究

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图学学报 2022年第3期43卷 425-433页

作者：毛锦程吕书强侯妙乐汪万福北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京100044 北京市建筑遗产精细重构与健康监测重点实验室北京100044 敦煌研究院保护研究所甘肃敦煌736200 国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心甘肃敦煌736200

线状特征是壁画中的重要元素。然而受到自然及人为因素的影响,壁画的部分线条常常变得模糊,人眼难以辨别。因此,提出一种利用高光谱影像分块主成分分析(PCA)与端元提取相结合的线状特征增强方法。首先,利用支持向量机(SVM)对壁画的合成... 详细信息

线状特征是壁画中的重要元素。然而受到自然及人为因素的影响,壁画的部分线条常常变得模糊,人眼难以辨别。因此,提出一种利用高光谱影像分块主成分分析(PCA)与端元提取相结合的线状特征增强方法。首先,利用支持向量机(SVM)对壁画的合成真彩色影像进行分类,根据分类结果得到壁画标签数据,实现高光谱影像同质区域的分块数据。其次,对各分块影像进行顶点成分分析(VCA)得到候选端元集,通过构造投影矩阵合并相似端元确定最终端元集。然后,利用非负最小二乘算法解混得到线条丰度图。最后,将分块PCA的第一主成分影像归一化后与线条丰度图进行波段加权平均获取线状特征增强影像,将其与合成真彩色影像进行HSV图像融合得到线状特征融合影像。以瞿昙寺壁画局部高光谱影像为例进行了验证,结果表明,该算法能增强壁画中的线状特征,且较PCA增强法效果更好。

关键词：高光谱影像线状特征分块主成分分析图像解混壁画

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基于丰度反演及光谱变换的书画霉斑虚拟修复

文物保护与考古科学 2023年第2期35卷 8-18页

作者：侯妙乐王庆民谭丽武望婷吕书强北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京100044 建筑遗产精细重构与健康监测北京市重点实验室(北京建筑大学) 北京100044 青海省基础测绘院青海西宁810008 青海省地理空间信息技术与应用重点实验室(青海省地理信息和自然资源综合调查中心) 青海西宁810008 北京市规划和自然资源委员会西城分局北京100054 首都博物馆北京100045

古书画在保存过程中容易滋生霉斑病害,霉斑不仅影响书画的外观,还会对纸质文物造成不可逆转的永久性破坏。为了给霉斑清洗提供直观参考,提出基于丰度反演及光谱变换的书画霉斑提取与虚拟修复方法。选取与霉斑区域光谱曲线存在明显差异的... 详细信息

古书画在保存过程中容易滋生霉斑病害,霉斑不仅影响书画的外观,还会对纸质文物造成不可逆转的永久性破坏。为了给霉斑清洗提供直观参考,提出基于丰度反演及光谱变换的书画霉斑提取与虚拟修复方法。选取与霉斑区域光谱曲线存在明显差异的450~600 nm之间244个波段作为特征波段,通过连续最大角凸锥端元提取与灰度分割,提取霉斑区域。再对高光谱影像进行主成分变换,选取包含信息量最大的前三主成分合成影像,利用Criminisi算法对霉斑区域进行修复,再将修复后的影像进行主成分逆变换,完成高光谱影像的虚拟修复。以中国近现代画家倪田的《捕鱼图》为例进行了研究,发现修复后的霉斑区域与画体融入性较好,边界自然平滑,均方根误差值普遍变小。研究结果可为书画霉斑清洗提供直观的修复依据,具有较强的实用性。

关键词：虚拟修复高光谱成像连续最大角凸锥 Criminisi算法

基于流形学习与光谱解混的文物表面字迹增强——以云冈第38窟为例

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文物保护与考古科学 2023年第5期35卷 75-82页

作者：王诗涵吕书强李丽红侯妙乐宁波北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京100044 建筑遗产精细重构与健康监测北京市重点实验室(北京建筑大学) 北京100044 天津中科谱光信息技术有限公司天津300380 云冈石窟研究院山西大同037007

文物表面的文字是了解历史的关键信息,对文物表面文字信息的探索成为文物保护的重要环节。结合流形学习与光谱解混,提出一种新的文物表面字迹增强方法。首先,利用基于流形学习的等距映射方法对预处理后的高光谱图像进行非线性降维,得到... 详细信息

文物表面的文字是了解历史的关键信息,对文物表面文字信息的探索成为文物保护的重要环节。结合流形学习与光谱解混,提出一种新的文物表面字迹增强方法。首先,利用基于流形学习的等距映射方法对预处理后的高光谱图像进行非线性降维,得到信息量最大的灰度图像;其次,分析文字与背景的光谱特征,通过多层非负矩阵分解方法得到字迹丰度图;然后,将二者进行加权平均得到字迹增强图像,再与合成真彩色影像进行HSV融合,得到字迹融合影像;最后,为更好地辨认文字,在字迹增强图像上裁剪文字并做形态学变换,得到字迹提取图。以云冈石窟第38窟的一景褪色文字高光谱图像为例进行了验证,结果表明,该方法能够有效地增强出文物表面的褪色文字,且较其他增强方法效果更好。

关键词：高光谱图像字迹增强流形学习多层非负矩阵分解等距映射

基于光谱增强指数与LeNet-5的古书画褪色文字提取与识别

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文物保护与考古科学 2022年第5期34卷 72-80页

作者：侯妙乐孙鹏宇杨雪韵武望婷吕书强北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京100044 建筑遗产精细重构与健康监测北京市重点实验室(北京建筑大学) 北京100044 江苏星月测绘科技股份有限公司江苏盐城224600 首都博物馆北京100045

古书画中所记载的文字是了解历史的珍贵资料,对褪色文字进行提取和识别是挖掘和展示历史价值的基础。本工作首次提出基于光谱增强指数与LeNet-5相结合的古书画褪色文字提取与识别方法:利用高光谱成像无损检测、光谱范围广等优点,获取古... 详细信息

古书画中所记载的文字是了解历史的珍贵资料,对褪色文字进行提取和识别是挖掘和展示历史价值的基础。本工作首次提出基于光谱增强指数与LeNet-5相结合的古书画褪色文字提取与识别方法:利用高光谱成像无损检测、光谱范围广等优点,获取古书画的高光谱数据,分析文字与背景的光谱特征,构建字迹增强指数,实现古书画中褪色文字的增强;构建LeNet-5卷积神经网络,利用手写汉字集进行训练,对密度分割后的字迹图像进行自动识别。以清代画家张士保所作《论道图》中部分褪色文字为例进行了验证,文字识别的正确率为70.8%。结果表明,本工作所提出方法可有效提高古书画褪色文字提取与识别的智能化程度。

关键词：高光谱褪色文字字迹增强指数 LeNet-5 文字识别

球面栅格空间中的Jordan曲线性质及其拓扑矛盾分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2006年第2期31卷 148-151页

作者：侯妙乐赵学胜陈军北京建筑工程学院测绘系中国矿业大学(北京)测绘与土地科学系国家基础地理信息中心北京市紫竹院百胜村1号100044

定义了球面栅格空间的拓扑元素,给出球面栅格空间中邻近、连通和空间目标的内部、边界和外部等空间目标的拓扑定义及形式化描述,讨论了Jordan曲线在球面栅格空间中的性质及由此引起的拓扑矛盾。

关键词：全球离散格网球面栅格空间 3连通 12连通 Jordan曲线拓扑矛盾

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球面四元三角网的复杂拓扑关系计算

武汉大学学报（信息科学版） 2012年第4期37卷 468-471,481页

作者：侯妙乐邢华桥赵学胜陈军北京建筑工程学院计算机科学系北京市西城区展览馆路1号100044 中国矿业大学(北京校区)资源与安全工程学院国家基础地理信息中心北京紫竹院百胜村1号100044

针对已有球面四元三角网拓扑关系计算方法不能处理带空洞复杂目标的情况,提出了基于公共三角格网来计算球面四元三角网复杂拓扑关系,该方法能准确判断出带空洞复杂目标的拓扑关系,为全球空间分析和应用提供了新的思路。

关键词：球面四元三角网公共三角格网拓扑关系

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球面四元三角网的基本拓扑关系描述和计算

测绘学报 2007年第2期36卷 176-180页

作者：陈军侯妙乐赵学胜国家基础地理信息中心北京100044 北京建筑工程学院测绘系北京100044 中国矿业大学测绘系北京100083

球面四元三角网具有多分辨率和层次组织的特性,已成为目前研究球面问题的有效方法之一。本文在此基础上,利用引入集合多算子和对称差的欧拉数,给出描述和计算球面栅格拓扑关系的四元组模型。该模型利用两空间目标间的交(∩)、差(\)、被... 详细信息

球面四元三角网具有多分辨率和层次组织的特性,已成为目前研究球面问题的有效方法之一。本文在此基础上,利用引入集合多算子和对称差的欧拉数,给出描述和计算球面栅格拓扑关系的四元组模型。该模型利用两空间目标间的交(∩)、差(\)、被差(/)和对称差(Δ)的内容是否为空来初步区分相离/相接、交叉、相等、包含/覆盖、被包含/被覆盖这五对拓扑关系。然后通过引入对称差的欧拉数来进一步区分传统模型难以区分的相离/相接、包含/覆盖和被包含/被覆盖这三对拓扑关系。

关键词：球面四元三角网欧拉数拓扑关系

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基于四面体的不规则表面文物体积计算

测绘通报 2011年第10期 50-52页

作者：张小青朱光侯妙乐黄鹤北京建筑工程学院测绘与城市空间信息学院北京100044 现代城市测绘国家测绘地理信息局国家重点实验室北京100044

鉴于不规则表面的文物很难直接进行体积测量,提出一种从三角格网模型计算不规则表面文物体积的方法。该方法利用高精度三维激光扫描仪对复杂表面文物进行扫描获取三维点云数据,并通过对三维点云数据的处理和拓扑重建得到文物的三角格网... 详细信息

鉴于不规则表面的文物很难直接进行体积测量,提出一种从三角格网模型计算不规则表面文物体积的方法。该方法利用高精度三维激光扫描仪对复杂表面文物进行扫描获取三维点云数据,并通过对三维点云数据的处理和拓扑重建得到文物的三角格网模型,引入四面体的有向体积法,通过求四面体有向体积来计算文物三维模型的体积。同时,分析此类算法的误差,并在VC#2008环境下利用OpenGL对该三维模型进行显示。

关键词：四面体三维模型三角格网体积计算