[發(fā)明專利]基于無控制掃描點(diǎn)云的文物對(duì)象高精度微變形監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010230876.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN111369606B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡春梅;夏國(guó)芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/33
• 分類號(hào): G06T7/33;G06T17/20;G01B11/16
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 卞靜靜

本發(fā)明公開了一種基于無控制掃描點(diǎn)云的文物對(duì)象高精度微變形監(jiān)測(cè)方法，包括：步驟一、在一個(gè)時(shí)期內(nèi)對(duì)文物對(duì)象連續(xù)進(jìn)行兩次數(shù)據(jù)采集，獲得兩個(gè)數(shù)據(jù)：應(yīng)用ICP算法進(jìn)行配準(zhǔn)，得出文物對(duì)象表面未發(fā)生變化的情況下關(guān)節(jié)臂掃描點(diǎn)云的配準(zhǔn)精度σsubgt;0/subgt;；隨后求出變形度量D的中誤差σsubgt;d/subgt;；步驟二、在另一個(gè)時(shí)期內(nèi)對(duì)文物對(duì)象再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將兩期第一次數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)迭代法配準(zhǔn)，使其配準(zhǔn)精度小于或等于σsubgt;0/subgt;；步驟三、用兩期的第一次數(shù)據(jù)進(jìn)行變形度量D的計(jì)算，將D值變化超出置信區(qū)間(?mσsubgt;d/subgt;～+mσsubgt;d/subgt;)的值視為文物對(duì)象的變化值。本發(fā)明在不布設(shè)標(biāo)靶不損害本體的前提下，評(píng)價(jià)能夠監(jiān)測(cè)出的最小變化量及變化量分布，為文物保護(hù)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑領(lǐng)域，涉及一種基于無控制掃描點(diǎn)云的文物對(duì)象高精度微變形監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

造像文物表面風(fēng)化脫落是引起造像消亡的主要因素，由于文物表面變化往往是片狀連續(xù)性的微小變化，基于監(jiān)測(cè)點(diǎn)的傳統(tǒng)變形監(jiān)測(cè)方法不能捕捉其表面整體變形情況，應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)無疑是理想的方法。然而，基于標(biāo)靶點(diǎn)的激光掃描點(diǎn)云監(jiān)測(cè)也不適用于文物對(duì)象的微變形監(jiān)測(cè)，因?yàn)槠浔砻婊蛘咂滟x存環(huán)境不允許布設(shè)標(biāo)靶點(diǎn)；所以需要研究基于無控制激光掃描點(diǎn)云的文物微變形監(jiān)測(cè)方法，建立基于激光三維激光掃描技術(shù)的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系。

文物表面風(fēng)化脫落變形屬于微小變形，并且變形區(qū)域可能隨機(jī)分布在對(duì)象表面的任意位置，故掃描點(diǎn)云需要具有一定的密度和完整性。普通的地面激光雷達(dá)的點(diǎn)云分辨率、精度、完整性等還不能達(dá)到對(duì)上述微小隨機(jī)變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)的要求，相比之下，高分辨率高精度的關(guān)節(jié)臂掃描儀可以滿足此類對(duì)象的監(jiān)測(cè)需求，然而由于文物對(duì)象表面及其賦存環(huán)境不能安置標(biāo)靶，所以研究無標(biāo)靶關(guān)節(jié)臂點(diǎn)云的高精度配準(zhǔn)方法是此類微小變形的關(guān)鍵問題。目前，無標(biāo)靶激光掃描點(diǎn)云配準(zhǔn)主要是提取對(duì)象點(diǎn)云的特征點(diǎn)、線、面，但該方法不適用于非同期有變形的掃描點(diǎn)云。看上去似乎無標(biāo)靶有變形數(shù)據(jù)配準(zhǔn)是個(gè)無解的問題。本發(fā)明因此而產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種基于無控制掃描點(diǎn)云的文物對(duì)象高精度微變形監(jiān)測(cè)方法。

為此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種基于無控制掃描點(diǎn)云的文物對(duì)象高精度微變形監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟一、在一個(gè)時(shí)期內(nèi)對(duì)文物對(duì)象進(jìn)行連續(xù)兩次數(shù)據(jù)采集，獲得兩個(gè)數(shù)據(jù)：第一期第一次數(shù)據(jù)和第一期第二次數(shù)據(jù)，應(yīng)用ICP(Iterative?Closest?Point)算法對(duì)所述第一期第一次數(shù)據(jù)和第一期第二次數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，得出文物對(duì)象表面未發(fā)生變化的情況下關(guān)節(jié)臂掃描點(diǎn)云的配準(zhǔn)精度σ₀，ICP算法精細(xì)配準(zhǔn)后，基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)，并逐點(diǎn)計(jì)算同期數(shù)據(jù)間的變形度量D，D表示第一期第二次數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)頂點(diǎn)到第一期第一次數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)面片的有向距離，并求出變形度量的中誤差σ_d；

步驟二、在另一個(gè)時(shí)期內(nèi)對(duì)所述文物對(duì)象再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲得第二期第一次數(shù)據(jù)，將所述第二期第一次數(shù)據(jù)和所述第一期第一次數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)迭代法配準(zhǔn)，使其配準(zhǔn)精度小于或等于所述配準(zhǔn)精度σ₀，其中，所述第一期第一次數(shù)據(jù)、第二次數(shù)據(jù)和所述第二期第一次數(shù)據(jù)均為基于關(guān)節(jié)臂掃描的精細(xì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟三、對(duì)滿足配準(zhǔn)精度的第二期第一次數(shù)據(jù)進(jìn)行變形度量的計(jì)算：計(jì)算變形度量時(shí)，基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)，以第二期第一次數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)頂點(diǎn)到第一期第一次數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)面片的距離作為不同期數(shù)據(jù)間的變形度量D，將所述不同期數(shù)據(jù)間的變形度量D值與所述同期數(shù)據(jù)間的變形度量D值相比，若其變化超出置信區(qū)間(-mσ_d～+mσ_d?D_μ)的值視為所述文物對(duì)象的變化值，其中，m為不大于3的正整數(shù)。