本發(fā)明涉及紅色教育，尤其涉及一種基于云計(jì)算的紅色教育共享方法。

背景技術(shù)：

1、云計(jì)算是分布式計(jì)算的一種，指的是通過網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序分解成無數(shù)個(gè)小程序，通過多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶，現(xiàn)有的利用云計(jì)算進(jìn)行遠(yuǎn)程教育的方式，一般均使用傳統(tǒng)的灌輸式教育方式進(jìn)行，尤其在紅色教育中，大部分的教育方式均圍繞一個(gè)時(shí)間或者一個(gè)人物進(jìn)行內(nèi)容灌輸，學(xué)習(xí)者難以在枯燥單調(diào)的灌輸中學(xué)習(xí)。

2、現(xiàn)有技術(shù)針對這一問題進(jìn)行了改進(jìn)，在共享紅色教育中加入圖片文字搭配學(xué)習(xí)，進(jìn)而對紅色故事的物品或者人物進(jìn)行生動(dòng)的展示。由于科技的進(jìn)步和人們認(rèn)知的進(jìn)步，二維圖片難以滿足現(xiàn)在的學(xué)習(xí)者，需要將物品轉(zhuǎn)變?yōu)槿S圖像，而某些紅色人物的相關(guān)文物由于時(shí)間的流逝，其本體出現(xiàn)破損或者缺失，只有二維圖片留存，造成了此物品難以直接轉(zhuǎn)變?yōu)槿S圖像，進(jìn)而使共享紅色教育中的學(xué)習(xí)者得不到生動(dòng)的感受和全面的學(xué)習(xí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于云計(jì)算的紅色教育共享方法，解決了破損或者缺失的文物難以直接轉(zhuǎn)變?yōu)槿S圖像的技術(shù)問題，達(dá)到了用破損或者缺失的文物為模板根據(jù)二維圖片提取特征，根據(jù)特征對模板進(jìn)行修復(fù)成三維圖像，對紅色相關(guān)物品缺失部分進(jìn)行修復(fù)，使其更完整更真實(shí)的展現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，提高學(xué)習(xí)者的教育感受和學(xué)習(xí)興趣的目的。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種基于云計(jì)算的紅色教育共享方法，該方法包括以下步驟：

3、s1、獲取待檢測文物圖像，并對待檢測文物圖像進(jìn)行預(yù)處理得到二維圖像；

4、s2、采用過渡算子sa對二維圖像進(jìn)行卷積運(yùn)算得到二維圖像的過渡矩陣hb；

5、s3、根據(jù)過渡矩陣hb計(jì)算二維圖像的最大主曲率kmax和最小主曲率kmin；

6、s4、根據(jù)最大主曲率kmax和最小主曲率kmin計(jì)算曲度指數(shù)值cv和形狀指數(shù)值sl，并得到初始特征集cd；

7、s5、通過vr設(shè)備獲取待還原文物的文物點(diǎn)云數(shù)據(jù)集dc；

8、s6、根據(jù)初始特征集cd計(jì)算任意點(diǎn)b所形成的局部曲面z的曲度指數(shù)值cv2和形狀指數(shù)值sl2；

9、s7、根據(jù)曲度指數(shù)值cv2和形狀指數(shù)值sl2計(jì)算形變量d，并判斷文物點(diǎn)云數(shù)據(jù)集dc是否需要修正；

10、若d>0，則減少曲度指數(shù)值cv2和形狀指數(shù)值sl2并重復(fù)s7；

11、若d<0，則增加曲度指數(shù)值cv2和形狀指數(shù)值sl2并重復(fù)s7；

12、若d＝0，則結(jié)束并返回至步驟s6檢測下一個(gè)點(diǎn)，直到所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)判斷完成并得到文物修復(fù)三維點(diǎn)集；

13、s8、將文物修復(fù)三維點(diǎn)集轉(zhuǎn)化為三維文物圖像，并儲(chǔ)存到教育共享數(shù)據(jù)庫中。

14、優(yōu)選的，在步驟s1中，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

15、s11、通過中值濾波器對待檢測文物圖像進(jìn)行濾波處理得到濾波圖像；

16、s12、對濾波圖像進(jìn)行膨脹腐蝕處理得到腐蝕圖像；

17、s13、通過線性變換算法對腐蝕圖像進(jìn)行線性變換得到二維圖像。

18、優(yōu)選的，在步驟s2中，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

19、s21、采用rgb加權(quán)法將二維圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槎S灰度圖像i(x,y)；

20、s22、采用sobel算法的過渡算子sa在x方向上的核sax與二維圖像i(x,y)做卷積操作得到梯度矩陣集ge，計(jì)算公式如下：

21、ge＝sax×i(x,y)

22、其中，ge表示x方向上卷積后的梯度矩陣集，包含每次卷積操作得到的矩陣，sax表示過渡算子sa在x方向上的核；

23、s23、根據(jù)過渡算子sa在y方向上的核say與二維圖像i(x,y)做卷積操作得到梯度矩陣集gf，計(jì)算公式如下：

24、gf＝say×i(x,y)

25、其中，gf表示y方向上卷積后的梯度矩陣集，包含每次卷積操作得到的矩陣，say表示過渡算子sa在x方向上的核；

26、s24、分別計(jì)算梯度矩陣集ge和梯度矩陣集gf的過渡元素ixx、ixy、iyx和iyy，計(jì)算公式如下：

27、ixx＝ge×sax

28、iyy＝gf×say

29、

30、其中，ixx、ixy、iyx和iyy表示二維圖像i(x,y)在x和y方向上的二階偏導(dǎo)數(shù)；

31、s25、將過渡元素ixx、ixy、iyx和iyy組合為過渡矩陣hb，其中，hb＝(ixxixyiyxiyy)。

32、優(yōu)選的，在步驟s3中，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

33、s31、根據(jù)ixx、ixy、iyx和iyy計(jì)算過渡矩陣hb的矩陣跡tr(h)以及矩陣形det(h)，計(jì)算公式如下：

34、tr(h)＝ixx+iyy

35、det(h)＝ixxiyy-ixyiyx

36、其中，tr(h)表示二維圖像i(x,y)某點(diǎn)對應(yīng)位置的過渡矩陣hb的矩陣跡，det(h)表示二維圖像i(x,y)某點(diǎn)對應(yīng)位置的過渡矩陣hb的矩陣形；

37、s32、根據(jù)矩陣跡tr(h)和矩陣形det(h)計(jì)算二維圖像的最大主曲率kmax和最小主曲率kmin，計(jì)算公式如下：

38、

39、其中，kmax表示二維圖像中某點(diǎn)的最大主曲率，kmin表示二維圖像的最小主曲率。

40、優(yōu)選的，在步驟s4中，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

41、s41、在二維圖像中選擇一點(diǎn)a，根據(jù)點(diǎn)a的最大主曲率kmax和最小主曲率kmin計(jì)算曲度指數(shù)值cv以及形狀指數(shù)值sl；

42、s42、重復(fù)步驟s41得到二維圖像中所有點(diǎn)的曲度指數(shù)值cv和形狀指數(shù)值sl，并形成初始特征集cd。

43、優(yōu)選的，曲度指數(shù)值cv的計(jì)算公式如下：

44、

45、其中，cv表示二維圖像中點(diǎn)a的曲度指數(shù)值，以衡量局部曲面的彎曲程度。

46、優(yōu)選的，形狀指數(shù)值sl的計(jì)算公式如下：

47、

48、其中，sl表示二維圖像中點(diǎn)a的形狀指數(shù)值，以衡量該點(diǎn)的形狀。

49、優(yōu)選的，在步驟s6中，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

50、s61、根據(jù)文物點(diǎn)云數(shù)據(jù)集dc建立三維坐標(biāo)系，并獲取每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)；

51、s62、選取文物點(diǎn)云數(shù)據(jù)集dc中的任意一點(diǎn)b，并通過最小二乘法對點(diǎn)b周圍距離小于等于b的點(diǎn)進(jìn)行局部曲面擬合，并得到局部曲面z＝r(p，q)；

52、s63、計(jì)算局部曲面z的第一不變量(e，f，g)，計(jì)算公式如下：

53、e＝rp·rp

54、f＝rp·rq

55、g＝rq·rq

56、其中，rp表示局部曲面z＝r(p，q)在p方向的偏導(dǎo)數(shù)，利用曲面偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算得到，rq表示局部曲面z＝r(p，q)在q方向的偏導(dǎo)數(shù)；

57、s64、計(jì)算局部曲面z的第二不變量(l，m，n)，計(jì)算公式如下：

58、

59、其中，rpp表示局部曲面z＝r(p，q)在r方向的二階偏導(dǎo)數(shù)，利用曲面的二階偏導(dǎo)數(shù)公式計(jì)算得到，rpq表示局部曲面z在的混合偏導(dǎo)數(shù)，rqq表示局部曲面z在q方向的二階偏導(dǎo)數(shù)，表示該點(diǎn)曲面的法向量，可通過偏導(dǎo)數(shù)公式計(jì)算得到；

60、s65、根據(jù)第一不變量(e，f，g)和第二不變量(l，m，n)計(jì)算局部曲面z的平均曲率j以及高斯曲率k，計(jì)算公式如下：

61、

62、其中，e，f，g表示第一不變量，l，m，n表示第二不變量；

63、s67、根據(jù)平均曲率j和高斯曲率k計(jì)算局部曲面z的最大主曲率mmax和最小主曲率mmin，計(jì)算公式如下：

64、

65、其中，j表示局部曲面z的平均曲率，k表示局部曲面z的高斯曲率；

66、s68、根據(jù)最大主曲率mmax和最小主曲率mmin計(jì)算曲度指數(shù)值cv2和形狀指數(shù)值sl2，計(jì)算公式如下：

67、

68、其中，cv2表示局部曲面z的曲度指數(shù)值，以衡量局部曲面的彎曲程度，sl2表示局部曲面z的形狀指數(shù)值，以衡量該點(diǎn)的形狀。

69、優(yōu)選的，在步驟s7中，具體為：計(jì)算曲度指數(shù)值cv2和曲度指數(shù)值cv與形狀指數(shù)值sl2和形狀指數(shù)值sl之間的形變量d，計(jì)算公式如下：

70、d＝w1cv2+w2sl2-w1cv-w2sl

71、其中，w1和w2為權(quán)重系數(shù)，利用層次分析法計(jì)算獲取。

72、借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種基于云計(jì)算的紅色教育共享方法，至少具備以下有益效果：

73、1、本發(fā)明通過對紅色文物的二維圖片進(jìn)行卷積處理，將圖像中物品的曲度指數(shù)值和形狀指數(shù)值作為特征，再對殘存文物的現(xiàn)有狀態(tài)進(jìn)行點(diǎn)云采集，并以此為模板根據(jù)圖片曲度指數(shù)值和形狀指數(shù)值的特征，對模板進(jìn)行修復(fù)還原并最終將文物還原成三維圖像，解決了現(xiàn)有技術(shù)難以直接獲取破損缺失的紅色相關(guān)文物的三維圖像的問題，同時(shí)還能對紅色相關(guān)物品缺失部分進(jìn)行修復(fù)，使其能夠更完整更真實(shí)的展現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，提高學(xué)習(xí)者的教育感受和學(xué)習(xí)興趣。

74、2、本發(fā)明通過卷積處理，對二維圖像中的亮度變化率進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算得到二維圖像中物體的曲面特征，以這些特征為依據(jù)，對三維圖像進(jìn)行快速比對和修復(fù)，不僅提高了文物修復(fù)的準(zhǔn)確性，還提高了三維圖像還原修復(fù)的效率。

75、3、本發(fā)明通過破損或者缺失的文物通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理和分析計(jì)算得到文物的曲面特征，進(jìn)而準(zhǔn)確快速的對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，并重新復(fù)原三維圖像，步驟簡單并且特征還原準(zhǔn)確性高，大幅提高了工作效率。