专利名称：基于数字摄影测量技术的考古器物制图与分类方法
技术领域：
本发明涉及对考古器物进行制图与分类的方法，特别涉及一种利用数字摄影测量 技术来量测器物特征尺寸的方法。
背景技术：
考古器物的形制是进行器物形态学研究的重要依据，其变化是有规律可寻的，是 人们依据自己的需要而创造的，虽然存在差异，但是因为人们需求的一致性而表现出来的 共性却是主要方面，在一个时期内制造的器物，它们的形制相对比较稳定并具有共同的特 点。不同的文化之间，则因创造这些文化的人们的生产方式、生活方式有别，器物在形制方 面必然有所不同。为了从差异和变化中探求规律性的东西，需要对出土物形制进行排比研 究，一方面在横向上顾及共存的器物群中有关特征的一致性，另一方面在纵向上也要在同 类器物中找到相应变化的一致性。这正是利用器物形制进行考古学文化研究的原因所在， 而绘制器物图正是器物形态展示的重要手段。器物绘图是田野考古室内整理的重要工作内容。绘图过程的实质是通过在头脑中 得到的影像(理解过程)，通过描绘把影像准确的再现出来(表达过程)。目前主要还是基 于手工量测，手工绘图，效率不高，精度较低。现有的相关研究注重视觉的表达，没有真实数 据的再现，是不可量测的。数字摄影测量学是数字图像处理领域中不可或缺的组成部分，通过对影像的分 析、处理和解译，确定被摄物体的形状、大小和空间位置。根据器物绘图按正投影绘制的原 理，表现的内容主要有形状、结构、尺寸等。
发明内容
本发明的目的在于解决目前考古器物的分类排序还是基于手工量测和人工判定、 无法快速和大批量处理考古器物的分类研究的局限性，实现一种基于数字摄影测量技术进 行器物量测方法，由于考古器物制图主要是基于正投影绘制正视图，因此数字摄影测量在 此要解决的技术问题就是对原始数字影像进行几何纠正，得到正射影像，然后数字化成图。本发明为实现上述目的所采取的技术方案是基于数字摄影测量技术的考古器物 制图与分类方法，主要包括以下四个步骤(a)器物物方控制点的坐标获取，分为器物物方控制点的布设，包括控制点的位 置选取和标识的样式；控制点间相对长度的量取；物方坐标的设置，包括原点设置和在物 方坐标系下的相对坐标的确定等；(b)器物像方坐标到物方的几何纠正，包括屏幕坐标系下，器物数字影像在步骤 (a)下的物方控制点对应的屏幕坐标获取；基于直接线性变换方法解算物方相对坐标系与 像方坐标间的映射关系；基于以上的映射关系实现整个器物影像从物方到像方的坐标变换 和重采样，即从中心投影影像到正射影像的生成；(c)基于纠正后正射器物影像的数字化对步骤(b)所获得的器物正射影像按器物的形制特点进行数字化，包括外轮廓和内轮廓，并量取关键的形制尺寸自动保存到数据 库；(d)基于数字化器物图及相关属性信息对器物进行分类由步骤(C)中获得的形 制数据，按照考古器物分类研究对器物形制的量化指标，设计单一指标和复合指标，由计算 机辅助对器物形态进行分类。本发明基于数字摄影测量技术，将普通数码相机拍摄的器物影像，在物方坐标控 制下纠正得到正射影像，再通过对考古器物制图的数字化处理，可以实现器物特征尺寸的 三维量测。本发明的方法便于器物的量测和分类，并能够减轻考古工作者的作业强度，提高 工作效率。
图1是本发明方法的步骤流程图。图2是本发明方法中影像几何纠正重采样示意图。图3是本发明方法中影像几何纠正的步骤流程图。图4左图是本发明实施例建立的物方控制坐标系——量测相对坐标系，右图是以 某一器物示意图为例的量测方法示意图。图5是本发明实施例的像平面坐标系——屏幕坐标系。图6是本发明实施例的生成的正射器物图。
具体实施例下面结合附图和实施例做进一步详细说明。正射制图原理由数字摄影测量的理论可知，一般相机的成像是基于中心投影的， 如果能确定投影中心、成像面(像片)与实际物体三者的关系，即三者所在光线的方程，则 像片上任意一点的对应空间位置就能确定。而本发明中采用的普通数码相机是非量测相 机，其内外方位元素和系统参数等11个参数都是未知的，因此采用直接线性变换(Direct Linear Transform,以下简称DLT)算法，无需内方位元素和外方位元素的初始近似值，避开
这些参数的求解过程，直接进行像方坐标到物方三维坐标的解算。DLT算法的基本模型如式 ⑴
权利要求
1.基于数字摄影测量技术的考古器物制图与分类方法，其特征在于包括以下四个步骤(a)器物物方控制点的坐标获取，分为器物物方控制点的布设，包括控制点的位置选 取和标识的样式；控制点间相对长度的量取；物方坐标的设置，包括原点设置和在物方坐 标系下的相对坐标的确定等；(b)器物像方坐标到物方的几何纠正，包括屏幕坐标系下，器物数字影像在步骤(a) 下的物方控制点对应的屏幕坐标获取；基于直接线性变换方法解算物方相对坐标系与像方 坐标间的映射关系；基于以上的映射关系实现整个器物影像从物方到像方的坐标变换和重 采样，即从中心投影影像到正射影像的生成；(c)基于纠正后正射器物影像的数字化对步骤(b)所获得的器物正射影像按器物的 形制特点进行数字化，包括外轮廓和内轮廓，并量取关键的形制尺寸自动保存到数据库；(d)基于数字化器物图及相关属性信息对器物进行分类由步骤(c)中获得的形制数 据，按照考古器物分类研究对器物形制的量化指标，设计单一指标和复合指标，由计算机辅 助对器物形态进行分类。
2.根据权利要求1所述的基于数字摄影测量技术的考古器物制图与分类方法，其特征 是步骤(b)中几何纠正的具体步骤如下(1)根据公式·
全文摘要
本发明公开了一种基于数字摄影测量技术进行考古器物绘图并分类的方法。该方法利用数码相机获取的原始器物的数字影像，在局部坐标系和物方坐标控制下，基于数字摄影测量技术纠正成正射影像，绘制数字化的可量测的器物图，并基于此获取器物的特征、形状、尺寸，并和器物相关其他属性数据依据单一或组合要素，按照一定次序，进行器物形态的分类排比，以此实现辅助研究器物相对年代和演变规律。基于本发明的方法，可实现考古器物制图的数字化处理，并在满足精度需要的基础上，进行计算机自动辅助分类排序，减轻考古工作者的作业强度，提高工作效率。
文档编号G01C11/00GK102072723SQ20101054378
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者杨林, 裴安平, 闾国年 申请人:南京师范大学