一种石质文物损伤检测及预测方法、装置及可存储介质

本发明涉及文物保护，更具体的说是涉及一种石质文物损伤检测及预测方法、装置及可存储介质。

背景技术：

1、目前，石质文物是指在人类历史发展过程中遗留下来的，以天然石材为原材料制作或建造的具有艺术、历史、科学价值的遗物或遗迹，是研究古代社会生产力、科学水平等物质文明的重要实物资料，也是承载古代人类思想、信仰、艺术、中外文化交流、民族融合发展等精神文明的重要物质载体。

2、但是，随着时间的推移，石质文物会随着社会变迁而逐渐产生损伤，而现有技术中对于石质文物的损伤程度检测存在精度以及检测效率较低的问题，同时石质文物在施加相关保护措施后，无法确定是否一定会出现新的损伤，也就不能确定文物可能出现损伤的时间，不能在损伤出现之前进行的预防性、加固性修补。

3、因此，如何准确评价石质文物的损伤程度的同时判断是否需要进行损伤预测是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种石质文物损伤检测及预测方法、装置及可存储介质，通过对石质文物利用超声波实现无损检测，同时判断是否需要进行损伤预测，若需要根据多种类型的数据完成损伤预测，从而可对文物进行预防性的修补。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种石质文物损伤检测及预测方法，包括以下步骤：

4、对待检测石质文物进行超声波信号检测、理化性质参数检测以及图像检测，得到对应的超声波检测信号数据、理化性质参数数据以及文物图像数据；

5、对所述超声波检测信号数据以及所述文物图像数据进行预处理；

6、构建并训练损伤评价模型，将经过预处理的所述超声波检测信号数据以及所述文物图像数据输入至所述损伤评价模型进行处理，得到对应的当前损伤程度评价结果；

7、获取待检测石质文物所在的环境数据，结合所述待检测石质文物所在的环境数据、所述超声波检测信号数据、理化性质参数数据、所在环境的环境参数数据进行处理，并根据处理结果判断是否需要进行损伤预测。

8、优选的，构建并训练损伤评价模型的具体处理过程包括：

9、获取历史石质文物损伤类型数据以及对应的损伤特征数据，并对所述损伤类型数据以及对应的损伤特征数据进行处理后按照一定比例划分为训练集和测试集；

10、构建损伤评价模型，利用所述训练集对所述损伤评价模型进行训练，当模型损失最小时停止训练，利用所述测试集对所述损伤评价模型进行测试；

11、完成测试后输出此时的所述损伤评价模型。

12、优选的，对所述超声波检测信号数据以及所述文物图像数据进行预处理的具体处理过程包括：

13、对所述超声波检测信号数据依次进行滤波以及线性计算转换后，得到对应的纵波速度比拟合模型；

14、对所述文物图像数据以及进行灰度、滤波以及增强处理，得到对应的损伤特征。

15、优选的，所述理化性质参数数据包括待检测石质温度的孔隙度数据以及含水率数据，所述环境数据包括湿度数据以及温度数据。

16、优选的，结合所述待检测石质文物所在的环境数据、所述超声波检测信号数据、理化性质参数数据、所在环境的环境参数数据进行处理的具体过程包括：

17、将所述待检测石质文物所在的环境数据、所述超声波检测信号数据、理化性质参数数据、所在环境的环境参数数据进行归一化处理；

18、构建线性判别模型，将经过归一化处理的所述待检测石质文物所在的环境数据、所述超声波检测信号数据、理化性质参数数据、所在环境的环境参数数据代入所述线性判别模型；

19、当判别结果大于等于预设判别阈值时，进行损伤预测，否则不进行损伤预测。

20、优选的，进行损伤预测的具体处理过程包括：

21、构建预测模型，将经过归一化处理的所述待检测石质文物所在的环境数据、所述超声波检测信号数据、理化性质参数数据、所在环境的环境参数数据输入至所述预测模型进行处理，得到第一预计到达时间；

22、利用所述文物图像数据、所述理化性质参数数据建立所述待检测石质文物的三维模拟模型；

23、构建仿真环境模型，所述待检测石质文物所在的环境数据输入至仿真环境模型，并将仿真环境模型施加至所述三维模拟模型；

24、按照预设时间间隔采集所述三维模拟模型对应的图像，将图像进行预处理后输入至所述损伤评价模型进行处理，得到模拟损伤程度评价结果；

25、对比所述当前损伤程度评价结果以及所述模拟损伤程度评价结果，当对比结果大于预设阈值时，确定此时的时间为第二预计到达时间；

26、对所述第一预计到达时间以及所述第二预计到达时间进行加权处理，得到综合预计到达时间，完成预测。

27、本发明还提供一种利用上述任一项所述的一种石质文物损伤检测及预测方法的检测装置，包括：

28、数据采集模块，用于对待检测石质文物进行超声波信号检测、理化性质参数检测以及图像检测，得到对应的超声波检测信号数据、理化性质参数数据以及文物图像数据；

29、预处理模块，用于对所述超声波检测信号数据以及所述文物图像数据进行预处理；

30、处理模块，用于构建并训练损伤评价模型，将经过预处理的所述超声波检测信号数据以及所述文物图像数据输入至所述损伤评价模型进行处理，得到对应的当前损伤程度评价结果；

31、预测模块，用于获取待检测石质文物所在的环境数据，结合所述待检测石质文物所在的环境数据、所述超声波检测信号数据、理化性质参数数据、所在环境的环境参数数据进行处理，并根据处理结果判断是否需要进行损伤预测。

32、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的石质文物损伤检测及预测方法。

33、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种石质文物损伤检测及预测方法、装置及可存储介质，获取待检测石质文物的超声波检测信号数据、理化性质参数数据、文物图像数据以及所在的环境数据，将经过预处理的超声波检测信号数据以及文物图像数据输入至损伤评价模型进行处理，得到对应的当前损伤程度评价结果；将经过归一化处理的待检测石质文物所在的环境数据、超声波检测信号数据、理化性质参数数据、所在环境的环境参数数据代入线性判别模型，根据判别模型的计算结果判断是否需要进行损伤预测，若需要则进行后续的损伤预测，通过上述过程可以实现对石质文物利用超声波实现无损检测的同时判断是否需要进行损伤预测，若需要则根据多种类型的数据完成损伤预测，可对文物进行预防性的修补。

技术特征：

1.一种石质文物损伤检测及预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种石质文物损伤检测及预测方法，其特征在于，构建并训练损伤评价模型的具体处理过程包括：

3.根据权利要求1所述的一种石质文物损伤检测及预测方法，其特征在于，对所述超声波检测信号数据以及所述文物图像数据进行预处理的具体处理过程包括：

4.根据权利要求1所述的一种石质文物损伤检测及预测方法，其特征在于，所述理化性质参数数据包括待检测石质温度的孔隙度数据以及含水率数据，所述环境数据包括湿度数据以及温度数据。

5.根据权利要求1所述的一种石质文物损伤检测及预测方法，其特征在于，结合所述待检测石质文物所在的环境数据、所述超声波检测信号数据、理化性质参数数据、所在环境的环境参数数据进行处理的具体过程包括：

6.根据权利要求5所述的一种石质文物损伤检测及预测方法，其特征在于，进行损伤预测的具体处理过程包括：

7.一种利用权利要求1-6任一项所述的一种石质文物损伤检测及预测方法的检测装置，其特征在于，包括：

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的石质文物损伤检测及预测方法。

技术总结
本发明公开了一种石质文物损伤检测及预测方法、装置及可存储介质，其中方法包括以下步骤：对待检测石质文物进行超声波信号检测、理化性质参数检测以及图像检测，得到对应的超声波检测信号数据、理化性质参数数据以及文物图像数据；构建并训练损伤评价模型，将经过预处理的所述超声波检测信号数据以及所述文物图像数据输入至所述损伤评价模型进行处理，得到对应的当前损伤程度评价结果等步骤；本发明通过对石质文物利用超声波实现无损检测，同时判断是否需要进行损伤预测，若需要根据多种类型的数据完成损伤预测，从而可对文物进行预防性的修补。

技术研发人员：张龙云,熊小原
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17