一種文物破損面積的測定方法
2023-04-30 23:16:51
專利名稱：一種文物破損面積的測定方法
技術領域：
本發明涉及ー種文物測定方法，尤其涉及ー種文物破損面積的測定方法。
背景技術：
隨著歲月的流逝和人類活動的影響，人類留下來的珍貴而豐富的自然、文化遺產在逐漸的損毀、破壞和消失。如何利用先進的技術手段來保護、修復這些寶貴文物，成為迫在眉睫的問題。在文物修復中經常需要根據文物破損的面積來估算材料的用量，也即根據文物表面孔洞多邊形的面積而確定文物病害的面積，進而進行合理規劃、安排施工修復。現有技術中，雖然可通過三維掃描儀器獲取文物的三維點雲數據，進而確定文物表面孔洞的面積。但是，由於儀器誤差或環境等因素的幹擾，使得最後得到的文物表面孔洞面積並不準確。
發明內容
本發明針對現有技術的弊端，提供ー種文物表面破損面積的測定方法。本發明所述的文物表面破損面積的測定方法，包括如下步驟步驟一，獲取文物的三維點雲數據信息，井根據獲取的三維點雲數據信息構建文物對應的三角網格模型；步驟ニ，構建上述三角網格模型中頂點、邊、以及三角形面片之間的拓撲關係，並自該三角網格模型中提取出邊界邊而組成邊界邊集合；步驟三，對上述邊界邊集合中的邊界邊進行排序，以構建對應於文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形；步驟四，計算上述三維閉合多邊形的面積，此三維閉合多邊形的面積即為文物表面破損的面積。本發明所述的文物表面破損面積的測定方法的步驟ニ中，所述三角網格模型中頂點、邊、以及三角形面片之間的拓撲關係包括通過三角形面片而確定與其相鄰的三角形、該相鄰的三角形所包含的三條邊、以及該相鄰的三角形的三個頂點；通過每條邊而確定包含該條邊的三角形、以及這條邊所包含的兩個頂點；通過每個頂點而確定包含這個頂點的邊和三角形。本發明所述的文物表面破損面積的測定方法的步驟ニ中，組成邊界邊集合的步驟包括構建由該三角網格模型中各三角形的邊組成的集合；自上述三角形的邊的集合中，選取預定的一條邊，判斷該預定的邊是否僅存在於ー個三角形中，若是，則將該邊加入到邊界邊的集合中；繼續選取另ー預定的邊，重複上述判斷步驟，直至所述三角形的邊的集合中的所有邊均判斷完畢。本發明所述的文物表面破損面積的測定方法的步驟三中，按下列方式對所述邊界邊集合中的邊界邊進行排序步驟201，自邊界邊集合中選取一條未被訪問的邊界邊，所述選取的邊界邊具有兩個端點，並將該邊界邊標記為已被訪問，再將該邊界邊添加至新建立的邊集合中；步驟202，以上述選取的邊界邊的終點為基點，從邊界邊集合中捜索未被訪問的另ー邊界邊；若該另ー邊界邊的一個端點與前述選取的邊界邊的終點相同，則該另一邊界邊是前述選取的邊界邊的相鄰邊，將此另ー邊界邊添加至新建立的邊集合中；步驟203，若所述另ー邊界邊的起點與所述選取的邊界邊的終點相同，則令該另ー
邊界邊的終點等於所述選取的邊界邊的終點；若該另ー邊界邊的終點與所述選取的邊界邊的終點相同，則令該另ー邊界邊的起點等於所述選取的邊界邊的終點；步驟204，檢查新建立的邊集合中的邊是否封閉，若封閉，則完成一個閉合邊界的組織，轉而執行步驟205 ;否則，返回執行步驟202，直至捜索到滿足要求的邊；步驟205，檢查邊界邊集合中是否存在未被遍歷的邊界邊，若存在，則重複執行上述步驟，直至所有的邊界邊都已經遍歷，從而完成對邊界邊集合中的邊界邊進行排序。本發明所述的文物表面破損面積的測定方法的步驟三中，以三角網格模型中任意ー個三角形的頂點的編號順序和該三角形的法向量為基準，若邊界邊集合中相鄰的兩條預定的邊界邊的三個頂點組成的三角形的頂點的編號順序及該三角形的法向量的方向與前述作為基準的三角形相反，則該上述相鄰的兩條邊界邊即為文物表面破損孔洞所對應的邊界邊；由該兩條邊界邊及與該兩條邊界邊順序相接的邊界邊所組成的三維閉合多邊形即為對應於文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形。本發明所述的文物表面破損面積的測定方法的步驟四中，所述三維閉合多邊形的面積計算公式為
權利要求
1.一種文物表面破損面積的測定方法，其特徵在於，包括如下步驟 步驟一，獲取文物的三維點雲數據信息，並根據獲取的三維點雲數據信息構建文物對應的三角網格模型； 步驟二，構建上述三角網格模型中頂點、邊、以及三角形面片之間的拓撲關係，並自該三角網格模型中提取出邊界邊而組成邊界邊集合； 步驟三，對上述邊界邊集合中的邊界邊進行排序，以構建對應於文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形； 步驟四，計算上述三維閉合多邊形的面積，此三維閉合多邊形的面積即為文物表面破損的面積。
2.如權利要求I所述的文物表面破損面積的測定方法，其特徵在於，所述步驟二中，所述三角網格模型中頂點、邊、以及三角形面片之間的拓撲關係包括 通過三角形面片而確定與其相鄰的三角形、該相鄰的三角形所包含的三條邊、以及該相鄰的三角形的三個頂點； 通過每條邊而確定包含該條邊的三角形、以及這條邊所包含的兩個頂點； 通過每個頂點而確定包含這個頂點的邊和三角形。
3.如權利要求2所述的文物表面破損面積的測定方法，其特徵在於，所述步驟二中，組成邊界邊集合的步驟包括 構建由該三角網格模型中各三角形的邊組成的集合； 自上述三角形的邊的集合中，選取預定的一條邊，判斷該預定的邊是否僅存在於一個三角形中，若是，則將該邊加入到邊界邊的集合中； 繼續選取另一預定的邊，重複上述判斷步驟，直至所述三角形的邊的集合中的所有邊均判斷完畢。
4.如權利要求I所述的文物表面破損面積的測定方法，其特徵在於，所述步驟三中，按下列方式對所述邊界邊集合中的邊界邊進行排序 步驟101，自邊界邊集合中選取一條未被訪問的邊界邊，所述選取的邊界邊具有兩個端點，並將該邊界邊標記為已被訪問，再將該邊界邊添加至新建立的邊集合中； 步驟102，以上述選取的邊界邊的終點為基點，從邊界邊集合中搜索未被訪問的另一邊界邊；若該另一邊界邊的一個端點與前述選取的邊界邊的終點相同，則該另一邊界邊是前述選取的邊界邊的相鄰邊，將此另一邊界邊添加至新建立的邊集合中； 步驟103，若所述另一邊界邊的起點與所述選取的邊界邊的終點相同，則令該另一邊界邊的終點等於所述選取的邊界邊的終點；若該另一邊界邊的終點與所述選取的邊界邊的終點相同，則令該另一邊界邊的起點等於所述選取的邊界邊的終點； 步驟104，檢查新建立的邊集合中的邊是否封閉，若封閉，則完成一個閉合邊界的組織，轉而執行步驟105 ;否則，返回執行步驟102，直至搜索到滿足要求的邊； 步驟105，檢查邊界邊集合中是否存在未被遍歷的邊界邊，若存在，則重複執行上述步驟，直至所有的邊界邊都已經遍歷，從而完成對邊界邊集合中的邊界邊進行排序。
5.如權利要求4所述的文物表面破損面積的測定方法，其特徵在於，所述步驟三中， 以三角網格模型中任意一個三角形的頂點的編號順序和該三角形的法向量為基準，若邊界邊集合中相鄰的兩條預定的邊界邊的三個頂點組成的三角形的頂點的編號順序及該三角形的法向量的方向與前述作為基準的三角形相反，則該上述相鄰的兩條邊界邊即為文物表面破損孔洞所對應的邊界邊； 由該兩條邊界邊及與該兩條邊界邊順序相接的邊界邊所組成的三維閉合多邊形即為對應於文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形。
6.如權利要求I所述的文物表面破損面積的測定方法，其特徵在於，所述步驟四中，所述三維閉合多邊形的面積計算公式為 5(4Λ-4)= φ χπ2 + Λ >』2 2, '2 I Ji J2 ·■■>』 Z1 Z2-Zn X1 Χ;···Χ 其中，S(A1A2-An)為該三維閉合多邊形的面積；所述Xi，yi； Zi為該三維閉合多邊形的各個頂點的三維坐標值。
全文摘要
本發明公開了一種文物表面破損面積的測定方法，包括如下步驟獲取文物的三維點雲數據信息，並根據獲取的三維點雲數據信息構建文物對應的三角網格模型；構建上述三角網格模型中頂點、邊、以及三角形面片之間的拓撲關係，並自該三角網格模型中提取出邊界邊而組成邊界邊集合；對上述邊界邊集合中的邊界邊進行排序，以構建對應於文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形；計算上述三維閉合多邊形的面積，此三維閉合多邊形的面積即為文物表面破損的面積。本發明所述的測定方法能夠有效的進行文物三維模型缺損區域邊界的提取和缺損文物面積的計算。
文檔編號G01B21/28GK102853803SQ20121028099
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月8日 優先權日2012年8月8日
發明者侯妙樂, 吳育華, 胡云崗 申請人:北京建築工程學院