[發(fā)明專利]一種文物虛擬修復(fù)方法和修復(fù)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811226008.4
• 申請(qǐng)日: 2018-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109064552B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宜飛;全磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南六新智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T19/20;G06T5/00;G06T7/90;G06T7/40;G06T19/00;G06F9/451
• 代理公司: 北京精金石知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470
• 代理人: 李旦

本發(fā)明公開(kāi)了一種文物虛擬修復(fù)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是提供一種文物虛擬修復(fù)系統(tǒng)，包括VR眼鏡和投影儀，其特征在于：所述VR眼鏡呈現(xiàn)虛擬修復(fù)工作臺(tái)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行對(duì)象展示、交互操作、三維立體、交互維度等操作，在虛擬空間進(jìn)行文物修復(fù)動(dòng)畫(huà)視圖的模擬操作，而所述投影儀則投影顯示操作人員的實(shí)時(shí)操作畫(huà)面。本發(fā)明在修復(fù)文物之前，采用本系統(tǒng)進(jìn)行模擬操作得到最佳方案，避免了因?yàn)樵谟行┘夹g(shù)手段沒(méi)有達(dá)到的情況下，對(duì)文物的修復(fù)有可能造成的二次傷害，而在提升修復(fù)系統(tǒng)培訓(xùn)的真實(shí)感與臨場(chǎng)感的同時(shí)，縮短修復(fù)系統(tǒng)培訓(xùn)周期，降低修復(fù)系統(tǒng)培訓(xùn)成本，從而實(shí)現(xiàn)真正的修復(fù)系統(tǒng)專業(yè)培訓(xùn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種文物修復(fù)系統(tǒng)，尤其涉及一種文物虛擬修復(fù)方法和修復(fù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)是一個(gè)歷史悠久的文明古國(guó)，在我國(guó)漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，產(chǎn)生了種類繁多，品種及其豐富的文物，但是，這些年代久遠(yuǎn)的歷史文化遺產(chǎn)，隨著時(shí)間的流逝，都經(jīng)受著不同程度的破壞和損害，如,金屬文物銹蝕、陶器、瓷器破碎，石雕殘崩，木器和竹器干裂、皺縮，出土的紡織品、紙張文物腐朽等，所有這些經(jīng)過(guò)破壞或損害的文物都需要進(jìn)行搶救或修復(fù)才能長(zhǎng)期地保存下去；但是同時(shí)，文物的修復(fù)是一項(xiàng)技術(shù)性非常強(qiáng)的工作，文物的類別不同，它的修復(fù)方法也不同，修復(fù)人員一方面需要掌握各方面的專業(yè)知識(shí)，另一方面也需要在長(zhǎng)期的工作中積累更多的修復(fù)經(jīng)驗(yàn)；目前存在的問(wèn)題是，一方面，具有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員急缺，新人的培訓(xùn)僅僅依靠言傳身教，且傳授過(guò)程不可重復(fù)，培訓(xùn)效率極低；另一方面，因?yàn)樵谟行┘夹g(shù)手段沒(méi)有達(dá)到的情況下，對(duì)文物的修復(fù)有可能造成二次傷害。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種文物虛擬修復(fù)方法和修復(fù)系統(tǒng)，該方法在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行建模將文物缺失的部分補(bǔ)回原狀，采用便攜式的VR眼鏡以及便攜式的操作臺(tái)，不在真實(shí)的文物上進(jìn)行實(shí)際的修復(fù)工作，而在三維可視化模型上模擬修復(fù)，具有修復(fù)文物的真實(shí)感和臨場(chǎng)感。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種文物虛擬修復(fù)方法，采用以下步驟：

1）利用三維激光掃描儀和攝影機(jī)掃描文物并存檔，對(duì)采集的文物圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，對(duì)影響圖像特征的噪點(diǎn)和反光區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化處理，通過(guò)數(shù)字化處理確保圖像表面平滑度與邊緣銳化增強(qiáng)；對(duì)文物表面的紋理和色彩特征的采集分析，提取文物的色彩特征，對(duì)分析完成的文物的圖像紋理特征進(jìn)行提取，其中，圖像紋理特征包括三維數(shù)據(jù)、表面紋理、色彩特征和文物圖像；

2）通過(guò)三維掃描的所述三維數(shù)據(jù)、表面紋理、色彩特征和文物圖像構(gòu)建文物的三維模型，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)在所述三維模型上疊加虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)建模的操作指導(dǎo)信息；

3）操作人員在所述三維模型上進(jìn)行虛擬修復(fù)操作，同時(shí)，投影儀記錄操作人員實(shí)時(shí)操作畫(huà)面；

4）通過(guò)TOF傳感器獲取操作人員實(shí)時(shí)操作動(dòng)作，并通過(guò)計(jì)算機(jī)與所述操作指導(dǎo)信息進(jìn)行對(duì)比；

5）判斷操作人員的操作動(dòng)作正確與否，并及時(shí)給出糾正指示。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，采用三維激光掃描儀掃描文物時(shí)，綜合利用不同類型的三維激光掃描系統(tǒng)，用毫米級(jí)的三維掃描儀進(jìn)行整體控制，用亞毫米級(jí)的三維掃描儀進(jìn)行局部數(shù)據(jù)采集，結(jié)合近景攝影測(cè)量，實(shí)現(xiàn)文物表面信息的全部留取。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，首先，利用毫米級(jí)和亞毫米級(jí)三維激光掃描儀器獲取文物整體的密集點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)多時(shí)相點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比，得到文物整體的變化量，包括文物整體的傾斜、局部結(jié)構(gòu)的變形及缺損的具體變化情況；然后，采用近景攝影測(cè)量，通過(guò)投影或紋理展開(kāi)的方式獲得文物的影像圖，借助圖像識(shí)別技術(shù)能夠檢測(cè)出紋理色彩的細(xì)微變化。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圖像預(yù)處理主要包括點(diǎn)云拼接、降噪除冗、數(shù)據(jù)分割、濾波、點(diǎn)云優(yōu)化處理。