[發(fā)明專利]一種基于三維數(shù)據(jù)掃描提取石碑石刻數(shù)字拓片的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410484510.0
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104268924B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 惠鵬宇
• 申請（專利權(quán)）人: 新維暢想數(shù)字科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T15/04;G06T15/80
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧

1.一種基于三維數(shù)據(jù)掃描提取石碑石刻數(shù)字拓片的方法，包括以下步驟：

1)利用三維數(shù)據(jù)掃描儀對石碑石刻進行掃描，獲得高精度、高密度的石碑石刻點云數(shù)據(jù)，并輸入計算機；

2)將石碑石刻的點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)，建立起石碑石刻的3D模型；

3)根據(jù)石碑石刻的3D模型，獲得石碑石刻的深度圖，具體過程為：

①將石碑石刻的3D模型放置于(X,Y,Z)三維坐標系中，在石碑石刻的3D模型上進行手工選點，要求選的點能夠勾勒出整個石碑石刻的形狀特征，將這些點進行De launay三角化，構(gòu)造正射投影面，得到若干個三角面；

②選擇的每個點被多個三角面共有，計算這些三角面的法向量，并將這些三角面的法向量求和，所得結(jié)果即為該點的法向量；

③求出所有點的法向量，將這些法向量求和，并將求和結(jié)果進行歸一化，得到歸一化的向量，找出所有點中Z值最小的點，將這個點與歸一化的向量構(gòu)造的平面為總的投影平面；

④遍歷所有點，將各點沿著自身的法向量向總的投影平面進行投影，投影點的坐標(X,Y)即為該點的UV坐標，U表示圖像的X方向坐標值，V表示圖像的Y方向坐標值，將UV坐標調(diào)整為起點為0，根據(jù)UV坐標的范圍確定深度圖的大小，即深度圖的長和寬；

⑤遍歷石碑石刻3D模型的所有頂點，判斷頂點應(yīng)該向手工選點所構(gòu)造的正射投影面中的那個三角面投影，具體方法是：頂點與某一三角面的法向量構(gòu)成直線，用此直線與三角面求交點，若交點存在，則確定此三角面為該頂點的投影面，頂點與交點的有符號距離即為此頂點的深度值；

⑥交點與三角面的三個頂點將三角面劃分為三個小三角形，每個小三角形面積與三角形的面積比值為權(quán)重值，根據(jù)權(quán)重值即可得出頂點的UV坐標，計算方法為：

假設(shè)三角形的三個頂點分別為P0，P1，P2，其UV坐標分別為(U0,VO),(U1,V1)(U2,V2)；交點為P，交點UV坐標為(U,V)；三角形PP1P2的面積為A0，三角形PP2P0的面積記為A1，三角形PP0P1的面積記為A2，三角形P0P1P2的面積記為A；則

$U=\frac{U0*A0}{A}+\frac{U1*A1}{A}+\frac{U2*A2}{A},V=\frac{V0*A0}{A}+\frac{V1*A1}{A}+\frac{V2*A2}{A};$

⑦將所有頂點的深度值歸一化到0至255之間，并且根據(jù)頂點的UV坐標將歸一化的深度值映射到總的投影平面上，從而得到碑刻的深度圖；

4)根據(jù)石碑石刻的深度圖，采用圖像處理方法，將石碑石刻的深度圖進行拷貝，得到兩張石碑石刻的深度圖，并將兩張石碑石刻的深度圖重疊放置；

5)將位于上層的石碑石刻的深度圖在圖層混合模式中向下采用線性減淡的混合模式，將處理后的上層圖片與下層圖片混合，得到混合圖片，并通過增加亮度，增大對比度，去掉石板表面凹凸不平的部分；

6)對處理后的混合圖片進行曲線調(diào)整，增強混合圖片中較暗部分的細節(jié)，使基色變亮以反映混合色，其中基色代表石板的顏色，混合色代表石刻的顏色；

7)對石碑石刻的保存質(zhì)量進行判斷，如果石碑石刻的保存質(zhì)量較好，則進入步驟9)；否則進入步驟8)；

8)對曲線調(diào)整后的混合圖片進行人工優(yōu)化處理，通過“補字”和“補色”來還原石刻文字的清晰度，保證完整性；

9)進行色度反相操作，將凹黑凸白的顏色分布轉(zhuǎn)換為凹白凸黑的特征，生成數(shù)字拓片。