文物虛擬復(fù)原技術(shù)作為一種無(wú)損的文物碎片拼合手段,已得到了考古學(xué)界的廣泛重視。通過(guò)逆向工程重建得到文物三維模型,應(yīng)用數(shù)字幾何處理技術(shù)提取模型的幾何結(jié)構(gòu)特征,可用于文物模型的匹配,進(jìn)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(duì)象,針對(duì)出土文物數(shù)量大、受損程度不同、拼合問(wèn)題計(jì)算復(fù)雜度高的特點(diǎn),重點(diǎn)研究文物點(diǎn)云模型處理、幾何特征優(yōu)化以及模型的配準(zhǔn)等關(guān)鍵技術(shù),推進(jìn)文物模型虛擬拼接的工程化方法的實(shí)際應(yīng)用。論文的主要研究成果如下:(1)建立求解虛擬復(fù)原問(wèn)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(fù)雜拼合三類(lèi)問(wèn)題特點(diǎn),給出面向問(wèn)題特性的分類(lèi)解決方案。借鑒完全匹配問(wèn)題的已有研究基礎(chǔ),應(yīng)用于部分匹配問(wèn)題求解;提出幾何特征失效下的復(fù)雜拼合問(wèn)題可行解法:三類(lèi)拼合方法較為全面的覆蓋了虛擬復(fù)原的問(wèn)題領(lǐng)域。(2)提出一種點(diǎn)云模型優(yōu)化方法,針對(duì)文物點(diǎn)云模型噪聲敏感、幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)特性,對(duì)工程化體系框架中的法矢重修、點(diǎn)云平滑、表面分類(lèi)等關(guān)鍵處理技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。采用保特征的法矢重修和點(diǎn)云平滑提升點(diǎn)云質(zhì)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(shí)的誤差;提出基于點(diǎn)云密度分析的...

【文章頁(yè)數(shù)】：124 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 文物虛擬復(fù)原的研究背景及意義
    1.2 文物虛擬復(fù)原涉及的問(wèn)題
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 文物虛擬復(fù)原研究現(xiàn)狀
        1.3.2 點(diǎn)云處理技術(shù)
        1.3.3 幾何特征提取與匹配
        1.3.4 配準(zhǔn)方法
        1.3.5 國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究思路和研究?jī)?nèi)容
    1.5 本文貢獻(xiàn)及創(chuàng)新點(diǎn)
    1.6 章節(jié)組織結(jié)構(gòu)
第二章 虛擬復(fù)原體系框架
    2.1 引言
    2.2 完全匹配問(wèn)題
    2.3 部分匹配問(wèn)題
    2.4 復(fù)雜拼合問(wèn)題
    2.5 技術(shù)框架
    2.6 本章小結(jié)
第三章 面向虛擬復(fù)原的點(diǎn)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(fù)原的點(diǎn)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(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    3.3 點(diǎn)云平滑
        3.3.1 改進(jìn)的LOP平滑算子
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    3.4 斷裂面識(shí)別
        3.4.1 網(wǎng)格模型表面分割及分類(lèi)概述
        3.4.2 點(diǎn)云密度
        3.4.3 點(diǎn)云密度方差估算與斷裂面識(shí)別
        3.4.4 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 局部?jī)?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(jì)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(gòu)造
        4.4.2 特征匹配
    4.5 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
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(guān)系數(shù)
    5.2 待拼合碎片兩兩對(duì)齊
        5.2.1 初始配準(zhǔn)的構(gòu)造
        5.2.2 初始配準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)的過(guò)濾
        5.2.3 初始配準(zhǔn)參數(shù)的估計(jì)
        5.2.4 精確配準(zhǔn)
    5.3 拼合碎片相交測(cè)試
    5.4 多碎片拼合的求解
    5.5 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
第六章 復(fù)雜拼合問(wèn)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(yùn)動(dòng)估計(jì)
    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(yàn)性分析
        6.2.3 拼合方案先驗(yàn)性分析
        6.2.4 實(shí)驗(yàn)及結(jié)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(shè)計(jì)
        6.3.5 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    6.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3840720