三维激光扫描技术在石质文物保护中的应用研究

摘要

石质文物是我国古代历史文化的重要传承资料。随着历史的变迁及自然或人为的因素，这些珍贵的文物资料无时无刻不在遭受着损坏，急需得到更完善、更全面的保护。而文物保护人员只有在获取到石质文物完整、准确的现状信息的基础上，才能制定切实有效的保护方案。所以，石质文物的空间三维信息留存工作成为文物保护工作的重要组成部分。随着信息时代的到来，石质文物的三维空间信息留存工作也进入了信息化，传统的数据获取方式和数据处理模式已经不能满足信息化的需求。三维激光扫描技术的出现，革新了现有的数据采集方式和数据处理模式，为空间三维信息的留存工作提供了全新的技术手段。
　　针对石质文物保护工作的现状，本文以唐大慈恩寺遗址公园的石质佛像为例，详细介绍了利用三维激光扫描技术获取石质文物的三维点云数据到点云数据的预处理再到应用NURBS曲面重构技术进行石质文物模型三维重构的整个流程。对现有石质文物测绘技术进行了概括和总结，介绍了各种测绘技术的特点。在全面剖析和总结了基于三维激光点云数据的三维模型重构的技术理论和应用现状的基础上，设计了利用地面三维激光扫描仪获取石质文物三维点云数据的外业扫描实施方案。分析了小波滤波算法在点云数据消噪方面的应用效果，并对整个文物点云数据进行了滤波。探讨了利用Cyclone软件进行石质文物点云数据的预处理以及利用Geomagic软件进行石质文物三维模型重构的建模方法，对石质文物三维模型重构的关键理论和造型方法进行了应用分析。并利用重构的三维模型进行纹理贴图，获取了石质文物的真实感三维数字化模型。
　　最后，结合石质文物保护实际情况，分析总结了文物保护人员和考古研究人员对石质文物三维模型的需求，初步探讨了利用现有点云数据和三维模型建立石质文物的空间数据库，实现石质文物保护的数字化和现代化。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究的背景和意义

1.2.1 研究的背景

1.2.2 研究的意义

1.3国内外研究现状

1.4本文研究的主要内容

第二章 石质文物测绘

2.1石质文物的材质

2.1.1石质文物材质的类型

2.1.2石质文物材质的特点

2.2石质文物的特点

2.2.1石窟、寺文物的特点

2.2.2石雕、石碑类文物的特点

2.3石质文物测绘的要求

2.4石质文物测绘技术

第三章 三维激光扫描技术

3.1三维激光扫描仪的分类

3.2三维激光扫描仪的工作原理

3.3三维激光扫描的数据处理流程

第四章 石质文物的数据获取与预处理

4.1点云数据的获取

4.1.1扫描的前期准备

4.1.2石质文物的三维点云和纹理数据获取

4.2基于Cyclone软件的点云数据预处理

4.2.1点云拼接

4.2.2点云合并

4.2.3点云去噪

第五章 石质文物的三维模型重构和应用分析

5.1基于Geomagic Studio软件的三维模型重构

5.1.1点云阶段

5.1.2多边形阶段

5.1.3曲面重构阶段

5.1.4纹理映射

5.1.5模型质量评价

5.2三维模型在石质文物保护中的应用分析

5.2.1建立石质文物三维空间数据库

5.2.2建立石质文物维护分析平台

5.2.3建立石质文物复原评估体系

总结与展望

研究总结

展望

参考文献

致谢