[发明专利]一种文物内部和表面病害数字化分析评估方法

权利要求书

1.一种文物内部和表面病害数字化分析评估方法，其特征在于：该方法包括：

利用三维坐标测量仪和近景摄像机对文物表面进行三维扫描和近距离摄像并存储图像，对影响图像特征的噪点和反光区域进行优化处理，通过数字化处理增强图像的表面平滑度与边缘锐化，然后采用聚类算法分析文物表面的色彩，对分析完成的文物进行图像纹理特征的分析，对优化后的图像纹理特征进行匹配，便于后续对文物表面纹理的连续性的分析，采用识别技术判断文物表面纹理和色彩特征的连续性，并对文物表面非平滑连接区域的边缘进行重合度匹配计算，通过计算机对文物表面的连续性进行分析，将分析后文物表面图像进行存储；

采用断层薄层采集法对文物进行三维断层扫描，对获取的断层图像通过灰度变换处理进行图像增强，然后通过二值化算法对图像增强后的图像进行二值化处理，然后对图像内部的缺陷面积、缺陷质心和缺陷形状进行计算并存储；

对三维扫描得出的文物表面图像和断层扫面得出的文物内部图像进行拟合，然后通过三维重建逆向工程设计还原出文物表面的纹理、色彩特征和内部结构的三维模型，从而呈现出其文物表面和内部病害位置以及病害范围；

还原文物病害结构以及损坏部分的位置和形状，并将病害的三维重构系统呈现为三维PDF文档。

2.按权利要求1所述一种文物内部和表面病害数字化分析评估方法，其特征在于：所述利用三维坐标测量仪和近景摄像机对文物表面进行三维扫描和近距离摄像并存储图像具体是：在采用三维激光扫描仪扫描文物表面时，综合利用不同类型的三维激光扫描系统，用毫米级的三维扫描仪进行整体控制，用亚毫米级的三维扫描仪进行局部数据采集，然后结合近景摄影测量，实现文物表面信息的全部留取。

3.按权利要求2所述一种文物内部和表面病害数字化分析评估方法，其特征在于：首先，利用毫米级和亚毫米级三维激光扫描仪器获取文物整体的密集点数据，通过多时相点数据对比，得到文物表面局部结构的变形及缺损形状；然后，采用近景摄影测量，通过投影或纹理展开的方式获得文物的影像图，借助图像识别技术检测纹理色彩的细微变化。

4.按权利要求1所述一种文物内部和表面病害数字化分析评估方法，其特征在于：所述图像识别技术中采用的具体方法为：首先是对近景图像进行校正和预处理，得到文物表面的校准图像，然后提取图像中某像素点对应的光谱曲线作为该点处的光谱特征，然后对图像进行PCA降维处理，将图像降为3维，使用基于CNN的特征提取器进行特征的提取，将提取出的特征作为空间特征，最后将光谱特征和空间特征进行线性特征融合形成谱-空特征集合，使用SVM作为分类器进行分类得到文物表面之间色彩连续性的结果。

5.按权利要求1所述一种文物内部和表面病害数字化分析评估方法，其特征在于：所述对影响图像特征的噪点和反光区域进行优化处理包括主要包括点云拼接、降噪除冗、数据分割、滤波、点云优化处理。

6.按权利要求5所述一种文物内部和表面病害数字化分析评估方法，其特征在于：所述二值化处理具体选择最大类间方差法。

7.按权利要求1所述一种文物内部和表面病害数字化分析评估方法，其特征在于：所述对图像内部的缺陷面积、缺陷质心和缺陷形状进行计算并存储具体是：获取文物内部断层扫描图像内部缺陷，循环遍历每个连通区域的边界，然后计算缺陷边界所围面积和标记缺陷质心并求取缺陷质心坐标；然后循环处理每个闭合缺陷边界，获取边界坐标，计算描述闭合区域边界的点数，获取缺陷的形状，最后对求取的图像内部的缺陷面积、缺陷质心和缺陷形状数据进行存储。

8.按权利要求1所述一种文物内部和表面病害数字化分析评估方法，其特征在于：所述断层薄层采集法包括CT设备采集数据、三维重建和3D打印生成模具，所述CT设备采集数据是将文物进行薄层扫描存储，再通过三维重建逆向工程设计还原出内部结构三维模型，由3D打印技术生成模具。