專利名稱：一種文物破損面積的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種文物測(cè)定方法，尤其涉及ー種文物破損面積的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
隨著歲月的流逝和人類活動(dòng)的影響，人類留下來(lái)的珍貴而豐富的自然、文化遺產(chǎn)在逐漸的損毀、破壞和消失。如何利用先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)保護(hù)、修復(fù)這些寶貴文物，成為迫在眉睫的問(wèn)題。在文物修復(fù)中經(jīng)常需要根據(jù)文物破損的面積來(lái)估算材料的用量，也即根據(jù)文物表面孔洞多邊形的面積而確定文物病害的面積，進(jìn)而進(jìn)行合理規(guī)劃、安排施工修復(fù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，雖然可通過(guò)三維掃描儀器獲取文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定文物表面孔洞的面積。但是，由于儀器誤差或環(huán)境等因素的干擾，使得最后得到的文物表面孔洞面積并不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的弊端，提供ー種文物表面破損面積的測(cè)定方法。本發(fā)明所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法，包括如下步驟步驟一，獲取文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，井根據(jù)獲取的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息構(gòu)建文物對(duì)應(yīng)的三角網(wǎng)格模型；步驟ニ，構(gòu)建上述三角網(wǎng)格模型中頂點(diǎn)、邊、以及三角形面片之間的拓?fù)潢P(guān)系，并自該三角網(wǎng)格模型中提取出邊界邊而組成邊界邊集合；步驟三，對(duì)上述邊界邊集合中的邊界邊進(jìn)行排序，以構(gòu)建對(duì)應(yīng)于文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形；步驟四，計(jì)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(fā)明所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法的步驟ニ中，所述三角網(wǎng)格模型中頂點(diǎn)、邊、以及三角形面片之間的拓?fù)潢P(guān)系包括通過(guò)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(gè)頂點(diǎn)；通過(guò)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(gè)頂點(diǎn)；通過(guò)每個(gè)頂點(diǎn)而確定包含這個(gè)頂點(diǎn)的邊和三角形。本發(fā)明所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法的步驟ニ中，組成邊界邊集合的步驟包括構(gòu)建由該三角網(wǎng)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(yù)定的一條邊，判斷該預(yù)定的邊是否僅存在于ー個(gè)三角形中，若是，則將該邊加入到邊界邊的集合中；繼續(xù)選取另ー預(yù)定的邊，重復(fù)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(fā)明所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法的步驟三中，按下列方式對(duì)所述邊界邊集合中的邊界邊進(jìn)行排序步驟201，自邊界邊集合中選取一條未被訪問(wèn)的邊界邊，所述選取的邊界邊具有兩個(gè)端點(diǎn)，并將該邊界邊標(biāo)記為已被訪問(wèn)，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(diǎn)為基點(diǎn)，從邊界邊集合中捜索未被訪問(wèn)的另ー邊界邊；若該另ー邊界邊的一個(gè)端點(diǎn)與前述選取的邊界邊的終點(diǎn)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(diǎn)與所述選取的邊界邊的終點(diǎn)相同，則令該另ー
邊界邊的終點(diǎn)等于所述選取的邊界邊的終點(diǎn)；若該另ー邊界邊的終點(diǎn)與所述選取的邊界邊的終點(diǎn)相同，則令該另ー邊界邊的起點(diǎn)等于所述選取的邊界邊的終點(diǎn)；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(gè)閉合邊界的組織，轉(zhuǎn)而執(zhí)行步驟205 ;否則，返回執(zhí)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，則重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至所有的邊界邊都已經(jīng)遍歷，從而完成對(duì)邊界邊集合中的邊界邊進(jìn)行排序。本發(fā)明所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法的步驟三中，以三角網(wǎng)格模型中任意ー個(gè)三角形的頂點(diǎn)的編號(hào)順序和該三角形的法向量為基準(zhǔn)，若邊界邊集合中相鄰的兩條預(yù)定的邊界邊的三個(gè)頂點(diǎn)組成的三角形的頂點(diǎn)的編號(hào)順序及該三角形的法向量的方向與前述作為基準(zhǔn)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)于文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形。本發(fā)明所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法的步驟四中，所述三維閉合多邊形的面積計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種文物表面破損面積的測(cè)定方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一，獲取文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)獲取的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息構(gòu)建文物對(duì)應(yīng)的三角網(wǎng)格模型； 步驟二，構(gòu)建上述三角網(wǎng)格模型中頂點(diǎn)、邊、以及三角形面片之間的拓?fù)潢P(guān)系，并自該三角網(wǎng)格模型中提取出邊界邊而組成邊界邊集合； 步驟三，對(duì)上述邊界邊集合中的邊界邊進(jìn)行排序，以構(gòu)建對(duì)應(yīng)于文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形； 步驟四，計(jì)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(quán)利要求I所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟二中，所述三角網(wǎng)格模型中頂點(diǎn)、邊、以及三角形面片之間的拓?fù)潢P(guān)系包括 通過(guò)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(gè)頂點(diǎn)； 通過(guò)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(gè)頂點(diǎn)； 通過(guò)每個(gè)頂點(diǎn)而確定包含這個(gè)頂點(diǎn)的邊和三角形。
3.如權(quán)利要求2所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟二中，組成邊界邊集合的步驟包括 構(gòu)建由該三角網(wǎng)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(yù)定的一條邊，判斷該預(yù)定的邊是否僅存在于一個(gè)三角形中，若是，則將該邊加入到邊界邊的集合中； 繼續(xù)選取另一預(yù)定的邊，重復(fù)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(quán)利要求I所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟三中，按下列方式對(duì)所述邊界邊集合中的邊界邊進(jìn)行排序 步驟101，自邊界邊集合中選取一條未被訪問(wèn)的邊界邊，所述選取的邊界邊具有兩個(gè)端點(diǎn)，并將該邊界邊標(biāo)記為已被訪問(wèn)，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(diǎn)為基點(diǎn)，從邊界邊集合中搜索未被訪問(wèn)的另一邊界邊；若該另一邊界邊的一個(gè)端點(diǎn)與前述選取的邊界邊的終點(diǎn)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(diǎn)與所述選取的邊界邊的終點(diǎn)相同，則令該另一邊界邊的終點(diǎn)等于所述選取的邊界邊的終點(diǎn)；若該另一邊界邊的終點(diǎn)與所述選取的邊界邊的終點(diǎn)相同，則令該另一邊界邊的起點(diǎn)等于所述選取的邊界邊的終點(diǎn)； 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(gè)閉合邊界的組織，轉(zhuǎn)而執(zhí)行步驟105 ;否則，返回執(zhí)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，則重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至所有的邊界邊都已經(jīng)遍歷，從而完成對(duì)邊界邊集合中的邊界邊進(jìn)行排序。
5.如權(quán)利要求4所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟三中， 以三角網(wǎng)格模型中任意一個(gè)三角形的頂點(diǎn)的編號(hào)順序和該三角形的法向量為基準(zhǔn)，若邊界邊集合中相鄰的兩條預(yù)定的邊界邊的三個(gè)頂點(diǎn)組成的三角形的頂點(diǎn)的編號(hào)順序及該三角形的法向量的方向與前述作為基準(zhǔn)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)于文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形。
6.如權(quán)利要求I所述的文物表面破損面積的測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟四中，所述三維閉合多邊形的面積計(jì)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(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種文物表面破損面積的測(cè)定方法，包括如下步驟獲取文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)獲取的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息構(gòu)建文物對(duì)應(yīng)的三角網(wǎng)格模型；構(gòu)建上述三角網(wǎng)格模型中頂點(diǎn)、邊、以及三角形面片之間的拓?fù)潢P(guān)系，并自該三角網(wǎng)格模型中提取出邊界邊而組成邊界邊集合；對(duì)上述邊界邊集合中的邊界邊進(jìn)行排序，以構(gòu)建對(duì)應(yīng)于文物表面破損孔洞的三維閉合多邊形；計(jì)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(fā)明所述的測(cè)定方法能夠有效的進(jìn)行文物三維模型缺損區(qū)域邊界的提取和缺損文物面積的計(jì)算。
文檔編號(hào)G01B21/28GK102853803SQ20121028099
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者侯妙樂(lè), 吳育華, 胡云崗 申請(qǐng)人:北京建筑工程學(xué)院