[发明专利]基于三角网格模型的数字拓片制作方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了基于三角网格模型的数字拓片制作方法、系统及存储介质，包括：步骤(1)：生成待制作数字拓片的物体的三角网格模型；对三角网格模型的每个顶点的法向量进行平滑处理；步骤(2)：选择待制作数字拓片的区域；设置虚拟拓包的半径；步骤(3)：根据虚拟拓包的半径，计算三角网格模型的待制作数字拓片区域的每个顶点的高度；把每个顶点的高度值均转换成灰度值；步骤(4)：依据灰度值把待制作数字拓片的区域正投影为图像，得到数字拓片。

技术领域

本发明涉及数字考古技术领域，特别是涉及基于三角网格模型的数字拓片制作方法、系统及存储介质。

背景技术

拓片是把文物表面的特征(文字或图案)拓印在纸上，是我国一项古老的传统技艺，在考古学中具有重要的作用。在制作拓片的过程中，要对文物上墨、敲打，会对文物造成一定的破坏。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于三角网格模型的数字拓片制作方法、系统及存储介质，其利用多视角立体技术或三维扫描仪建立文物的三角网格模型，对三角网格模型的法向量进行平滑处理，设置虚拟拓包(或墨刷)的大小，计算三角网格模型顶点的高度函数，通过非线性变换把高度值转换为顶点的灰度值，把三角网格模型的正投影保存为图像，就得到了数字拓片。

作为本发明的第一方面，提供了基于三角网格模型的数字拓片制作方法；

基于三角网格模型的数字拓片制作方法，包括以下步骤：

步骤(1)：生成待制作数字拓片的物体的三角网格模型；对三角网格模型的每个顶点的法向量进行平滑处理；

步骤(2)：选择待制作数字拓片的区域；设置虚拟拓包的半径；

步骤(3)：根据虚拟拓包的半径，计算三角网格模型的待制作数字拓片区域的每个顶点的高度；把每个顶点的高度值均转换成灰度值；

步骤(4)：依据灰度值把待制作数字拓片的区域正投影为图像，得到数字拓片。

平滑处理即最小化能量函数：

其中，E(G)表示关于顶点集合的一个能量函数，F是平滑前三角网格模型每个顶点的坐标位置，G是平滑后三角网格模型每个顶点的坐标位置，γ是一个权重系数，是平滑后三角网格模型的顶点对应的法向量。

最小化能量函数的目的是使顶点的位置尽量不变，法向量指向大致相同。

作为本发明的进一步改进，所述生成待制作数字拓片的物体的三角网格模型的具体步骤为：使用三维扫描仪对待制作数字拓片的物体进行扫描，获得文物的点云数据，将文物的点云数据转换为三角网格数据，再将三角网格数据进行纹理映射，生成待制作数字拓片的物体的三角网格模型；

作为本发明的进一步改进，所述对三角网格模型的每个顶点的法向量进行平滑处理的具体步骤为：

三角网格模型每个顶点均被多个三角面共有，计算以每个顶点为公共顶点的所有三角面法向量的平均值，作为当前顶点的法向量；计算所有顶点的法向量；对三角网格模型的每个顶点的法向量进行平滑处理。

作为本发明的进一步改进，选择待制作数字拓片的区域：

步骤(201)：在待制作数字拓片的区域中选择一个顶点；

步骤(202)：搜索当前顶点的邻居顶点，判断邻居顶点是否需要加入待制作数字拓片的区域；

如果当前顶点的法向量与邻居顶点的法向量夹角大于等于设定阈值，就忽略该邻居顶点；