[發明專利]一種文物內部和表面病害數字化分析評估方法

在審

• 申請號: 201811226012.0
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109410139A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 王宜飛;全磊
• 申請（專利權）人: 湖南六新智能科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/49;G06T17/00;G01N21/88;G01N23/046
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 李旦

1.一種文物內部和表面病害數字化分析評估方法，其特征在于：該方法包括：

利用三維坐標測量儀和近景攝像機對文物表面進行三維掃描和近距離攝像并存儲圖像，對影響圖像特征的噪點和反光區域進行優化處理，通過數字化處理增強圖像的表面平滑度與邊緣銳化，然后采用聚類算法分析文物表面的色彩，對分析完成的文物進行圖像紋理特征的分析，對優化后的圖像紋理特征進行匹配，便于后續對文物表面紋理的連續性的分析，采用識別技術判斷文物表面紋理和色彩特征的連續性，并對文物表面非平滑連接區域的邊緣進行重合度匹配計算，通過計算機對文物表面的連續性進行分析，將分析后文物表面圖像進行存儲；

采用斷層薄層采集法對文物進行三維斷層掃描，對獲取的斷層圖像通過灰度變換處理進行圖像增強，然后通過二值化算法對圖像增強后的圖像進行二值化處理，然后對圖像內部的缺陷面積、缺陷質心和缺陷形狀進行計算并存儲；

對三維掃描得出的文物表面圖像和斷層掃面得出的文物內部圖像進行擬合，然后通過三維重建逆向工程設計還原出文物表面的紋理、色彩特征和內部結構的三維模型，從而呈現出其文物表面和內部病害位置以及病害范圍；

還原文物病害結構以及損壞部分的位置和形狀，并將病害的三維重構系統呈現為三維PDF文檔。

2.按權利要求1所述一種文物內部和表面病害數字化分析評估方法，其特征在于：所述利用三維坐標測量儀和近景攝像機對文物表面進行三維掃描和近距離攝像并存儲圖像具體是：在采用三維激光掃描儀掃描文物表面時，綜合利用不同類型的三維激光掃描系統，用毫米級的三維掃描儀進行整體控制，用亞毫米級的三維掃描儀進行局部數據采集，然后結合近景攝影測量，實現文物表面信息的全部留取。

3.按權利要求2所述一種文物內部和表面病害數字化分析評估方法，其特征在于：首先，利用毫米級和亞毫米級三維激光掃描儀器獲取文物整體的密集點數據，通過多時相點數據對比，得到文物表面局部結構的變形及缺損形狀；然后，采用近景攝影測量，通過投影或紋理展開的方式獲得文物的影像圖，借助圖像識別技術檢測紋理色彩的細微變化。

4.按權利要求1所述一種文物內部和表面病害數字化分析評估方法，其特征在于：所述圖像識別技術中采用的具體方法為：首先是對近景圖像進行校正和預處理，得到文物表面的校準圖像，然后提取圖像中某像素點對應的光譜曲線作為該點處的光譜特征，然后對圖像進行PCA降維處理，將圖像降為3維，使用基于CNN的特征提取器進行特征的提取，將提取出的特征作為空間特征，最后將光譜特征和空間特征進行線性特征融合形成譜-空特征集合，使用SVM作為分類器進行分類得到文物表面之間色彩連續性的結果。

5.按權利要求1所述一種文物內部和表面病害數字化分析評估方法，其特征在于：所述對影響圖像特征的噪點和反光區域進行優化處理包括主要包括點云拼接、降噪除冗、數據分割、濾波、點云優化處理。

6.按權利要求5所述一種文物內部和表面病害數字化分析評估方法，其特征在于：所述二值化處理具體選擇最大類間方差法。

7.按權利要求1所述一種文物內部和表面病害數字化分析評估方法，其特征在于：所述對圖像內部的缺陷面積、缺陷質心和缺陷形狀進行計算并存儲具體是：獲取文物內部斷層掃描圖像內部缺陷，循環遍歷每個連通區域的邊界，然后計算缺陷邊界所圍面積和標記缺陷質心并求取缺陷質心坐標；然后循環處理每個閉合缺陷邊界，獲取邊界坐標，計算描述閉合區域邊界的點數，獲取缺陷的形狀，最后對求取的圖像內部的缺陷面積、缺陷質心和缺陷形狀數據進行存儲。

8.按權利要求1所述一種文物內部和表面病害數字化分析評估方法，其特征在于：所述斷層薄層采集法包括CT設備采集數據、三維重建和3D打印生成模具，所述CT設備采集數據是將文物進行薄層掃描存儲，再通過三維重建逆向工程設計還原出內部結構三維模型，由3D打印技術生成模具。