文物虛擬復原技術作為一種無損的文物碎片拼合手段,已得到了考古學界的廣泛重視。通過逆向工程重建得到文物三維模型,應用數(shù)字幾何處理技術提取模型的幾何結構特征,可用于文物模型的匹配,進而重組破損文物。本研究以秦皇帝陵陪葬坑中出土的陶俑文物碎片為對象,針對出土文物數(shù)量大、受損程度不同、拼合問題計算復雜度高的特點,重點研究文物點云模型處理、幾何特征優(yōu)化以及模型的配準等關鍵技術,推進文物模型虛擬拼接的工程化方法的實際應用。論文的主要研究成果如下:(1)建立求解虛擬復原問題的工程化體系框架,分析歸納虛擬拼合的完全匹配、部分匹配和復雜拼合三類問題特點,給出面向問題特性的分類解決方案。借鑒完全匹配問題的已有研究基礎,應用于部分匹配問題求解;提出幾何特征失效下的復雜拼合問題可行解法:三類拼合方法較為全面的覆蓋了虛擬復原的問題領域。(2)提出一種點云模型優(yōu)化方法,針對文物點云模型噪聲敏感、幾何結構復雜的數(shù)據(jù)特性,對工程化體系框架中的法矢重修、點云平滑、表面分類等關鍵處理技術進行了優(yōu)化。采用保特征的法矢重修和點云平滑提升點云質量和幾何參數(shù)估算的正確性,降低幾何參數(shù)估算與特征匹配時的誤差;提出基于點云密度分析的...

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 文物虛擬復原的研究背景及意義
    1.2 文物虛擬復原涉及的問題
    1.3 國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 文物虛擬復原研究現(xiàn)狀
        1.3.2 點云處理技術
        1.3.3 幾何特征提取與匹配
        1.3.4 配準方法
        1.3.5 國內相關機構研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究思路和研究內容
    1.5 本文貢獻及創(chuàng)新點
    1.6 章節(jié)組織結構
第二章 虛擬復原體系框架
    2.1 引言
    2.2 完全匹配問題
    2.3 部分匹配問題
    2.4 復雜拼合問題
    2.5 技術框架
    2.6 本章小結
第三章 面向虛擬復原的點云優(yōu)化
    3.1 引言
        3.1.1 經(jīng)典幾何處理流程
        3.1.2 面向虛擬復原的點云優(yōu)化方法
    3.2 法矢估算與修正
        3.2.1 法矢估算
        3.2.2 局部法矢修正
        3.2.3 實驗及結果分析
    3.3 點云平滑
        3.3.1 改進的LOP平滑算子
        3.3.2 實驗及結果分析
    3.4 斷裂面識別
        3.4.1 網(wǎng)格模型表面分割及分類概述
        3.4.2 點云密度
        3.4.3 點云密度方差估算與斷裂面識別
        3.4.4 實驗及結果分析
    3.5 本章小結
第四章 局部優(yōu)化的幾何特征匹配
    4.1 引言
        4.1.1 積分不變量
        4.1.2 幾何一致性
        4.1.3 誤差度量
    4.2 幾何特征量化與優(yōu)化
        4.2.1 體積積分不變量計算
        4.2.2 特征優(yōu)化
    4.3 特征匹配初始化
    4.4 特征匹配
        4.4.1 0-1矩陣的構造
        4.4.2 特征匹配
    4.5 實驗及結果分析
    4.6 本章小結
第五章 完整文物模型重組
    5.1 引言
        5.1.1 ICP算法
        5.1.2 四元數(shù)法
        5.1.3 零均值歸一化互相關系數(shù)
    5.2 待拼合碎片兩兩對齊
        5.2.1 初始配準的構造
        5.2.2 初始配準點對的過濾
        5.2.3 初始配準參數(shù)的估計
        5.2.4 精確配準
    5.3 拼合碎片相交測試
    5.4 多碎片拼合的求解
    5.5 實驗及結果分析
    5.6 本章小結
第六章 復雜拼合問題的多特征約束求解
    6.1 引言
        6.1.1 輪廓曲線特征
        6.1.2 輪廓曲線匹配與運動估計
    6.2 多幾何特征拼合
        6.2.1 基于輪廓曲線特征的拼合
        6.2.2 拼合方案后驗性分析
        6.2.3 拼合方案先驗性分析
        6.2.4 實驗及結果分析
    6.3 基于鄰接約束的交互式拼合方法
        6.3.1 鄰接約束的定義
        6.3.2 約束圖
        6.3.3 剛體變換
        6.3.4 交互設計
        6.3.5 實驗及結果分析
    6.4 本章小結
總結與展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間取得的科研成果
作者簡介



本文編號：3840720