[发明专利]一种获取文物三维图形数据的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种获取文物图形信息的方法，尤其涉及一种获取文物三维图形数据的方法。

背景技术

文物记载了人类社会的历史变迁及风俗文化等内容，对于现代文明的发展具有重大的参考意义。

然而，千百年来，由于环境的变迁和人类活动的影响以及重大自然灾害的严重破坏，使珍贵的古代文物遭受着严重的褪化和不断的损坏。为了有效的保护这些人类的遗产，人们对破坏严重的文物现状进行有效的量测、评估和分析，并根据结果在不损坏原有文物的前提下，对其进行修复。

现有的文物修复调查多采用手工测量和记录完成，这就存在一些弊端：一方面需要接触文物，会加速文物的损坏；再者，手工测量精度有限；其三在于文物的病害多种多样，有很多种类的病害依靠手工办法根本无法进行准确表现量算或定位。

发明内容

本发明针对现有技术的弊端，提供一种基于激光雷达测量技术获取文物三维图形数据的方法，以利于后续的文物病害调查和修复设计等过程。

本发明所述的获取文物三维图形数据的方法，其步骤包括：

步骤一，通过地面激光雷达获取文物各扫描点的三维坐标值信息、反射强度信息、场景影像数据信息；

步骤二，将上述获取的三维坐标值信息配准并剔除误差信息，以得到第一匀化数据；

步骤三，以第一期匀化数据为例，按照文物量测需要的分辨率进行数据重采样和线性插值(主要以扫描带间插值为主)，得到插值后的匀化模型数据。

步骤四，根据上述插值模型数据按照插值步长或者更长(一般设定为采样间隔的整数倍)的步长构建三角网模型，并将反射强度信息及场景影像数据信息映射到所述三角网模型，以生成包含文物三维图形数据信息的彩色模型；

本发明所述获取文物三维图形数据的方法的步骤一中，根据地面激光雷达两个连续转动的用来反射脉冲激光的镜子的角度值测到激光束的水平方向值和竖直方向值，根据脉冲激光的传播的时间而计算得到地面激光雷达到所述扫描点的距离值；根据上述激光束的水平方向值、竖直方向值、地面激光雷达到所述扫描点的距离值确定各扫描点的三维坐标值信息。使用地面激光雷达扫描时，各扫描点所在的不同扫描段之间保持5％～10％的扫描重叠度。使用地面激光雷达获取场景影像数据信息时，相邻摄站之间保持30％的重叠度。

本发明所述获取文物三维图形数据的方法的步骤二中进一步包括，将不同摄站获取的同一对象的三维坐标值信息依预定规则归并到同一个摄站坐标系中。所述预定规则包括：取其中一个摄站的三维坐标值信息为最终结果，或者，依两个摄站的重叠区域数据进行重新采样。

本发明所述获取文物三维图形数据的方法的步骤二中，对获取的三维坐标值信息按设定的采样间距重新采样，或者对同质区域进行合并及重采样以剔除冗余信息。

本发明所述获取文物三维图形数据的方法的步骤四中，构建三角网模型时，去除文物边缘的杂物所对应的数据信息，原始三角网构网步长以重采样点间距为准，边界区域根据构网跨度定位0.2m的极限边长。构建简化三角网一般取2到4倍的步长作为构网步长，具体情况依具体对象表面复杂度来确定。

本发明所述获取文物三维图形数据的方法中，可利用激光雷达技术无接触直接获取文物表面三维数据，可在无损文物的前提下得到文物的真实三维数据，可以获取包括表面人工切缝、自然裂缝、文物形变等信息，并且在获取大数据量方面具有绝对的优势。

附图说明

附图1为本发明所述获取文物三维图形数据的方法的简化流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明所述获取文物三维图形数据的方法中，是应用了激光雷达技术。地面激光雷达是一种集成了多种高新技术的新型测绘仪器，采用非接触式高速激光测量方式，以点云的形式获取地形及复杂物体三维表面的阵列式几何图形数据。仪器主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时也集成CCD数字摄影和仪器内部校正等系统。其工作原理是：扫描仪对目标发射激光，根据激光发射和接收的时间差，计算出相应被测点与扫描仪的距离，再根据水平向和垂直向的步进角距值，即可实时计算出被测点的三维坐标。

如图1所示，本发明所述获取文物三维图形数据的方法，包括如下步骤：

步骤101，通过地面激光雷达获取文物各扫描点的三维坐标值信息、反射强度信息、以及场景影像数据信息。