一种大幅曲面壁画的数字建模方法与流程

本发明涉及文物数字化，具体涉及一种大幅曲面壁画的数字建模方法。

背景技术：

1、文物数字化是指将文物的信息、形态、属性等内容以数字化的方式进行记录、保存和展示的过程。通过使用现代科技手段，将文物的形态、结构、细节等进行数字化扫描、拍摄或录制，将其转化为数字化的数据文件。这些数据文件可以包括文物的三维模型、高清图片、视频、文字描述等。

2、现有技术中，已存在有较多的基于数字建模方法对文物进行保存的方案。比如中国专利cn201210064232.4公开了一种石窟寺壁画数字化高保真图像采集处理方法，该方法通过对壁画进行多幅图像采集，然后基于特定的十字框架法对图像进行拼接，以最终实现对整幅壁画的数字重建过程。

3、但是，在实际实施过程中，发明人发现，上述方案通常仅适用于大幅平面，或者小幅的、曲面不明显的壁画的数字重建，而在大幅的曲面壁画上则容易受到表面曲率影响，导致壁画数据拉伸和形变无法进行精准控制，其误差较大，进而影响数字化保存的准确度。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种大幅曲面壁画的数字建模方法。

2、具体技术方案如下：

3、一种大幅曲面壁画的数字建模方法，包括：

4、步骤s1：对待重建壁画采集三维点云数据和二维图像数据，并对所述三维点云数据进行建模得到数据模型；

5、步骤s2：对所述数据模型分解得到多个四边形单元模型，随后基于所述数据模型分别对所述四边形单元模型进行映射得到映射图像；

6、步骤s3：对所述映射图像进行面积误差分析，以筛选得到误差较大的待修正映射图像，对所述待修正映射图像进行修正后转向步骤s4；

7、步骤s4：依照所述映射图像对所述二维图像数据进行拼接，于拼接过程中依照壁画表面曲率对所述二维图像数据进行调整，得到壁画数字图像。

8、另一方面，所述步骤s1包括：

9、步骤s11：对所述待重建壁画分别采集所述三维点云数据和所述二维图像数据；

10、步骤s12：依照所述三维点云数据构建三角面模型；

11、步骤s13：依照所述三角面模型建立数据模型四边形网格，以形成所述数据模型。

12、另一方面，所述步骤s2包括：

13、步骤s21：对所述数据模型依次划分多个四边形单元；

14、步骤s22：依照所述四边形单元的面积对所述数据模型进行裁切，以裁切得到多组裁切模型和裁切贴图，将每组所述裁切模型和所述裁切贴图作为所述四边形单元模型；

15、步骤s23：将所述数据模型作为高模文件，以及，将其中一个所述四边形单元模型作为低模文件，采用所述高模文件对所述低模文件进行映射，以形成所述映射图像。

16、另一方面，于执行所述步骤s21之前还包括：

17、步骤a21：对所述数据模型进行uv展开得到uv图像；

18、步骤a22：对所述uv图像中的uv点进行位置校正，随后输出校正后的所述数据模型。

19、另一方面，所述步骤s3包括：

20、步骤s31：依照当前的所述映射图像于所述数据模型中确定参照区域；

21、步骤s32：对所述映射图像计算第一表面积，以及对所述参照区域计算第二表面积；

22、步骤s33：判断所述第一表面积和所述第二表面积之间的差值是否在误差允许范围内；

23、若是，保留当前的所述映射图像，随后转向所述步骤s34；

24、若否，则返回所述步骤s2以重新生成所述映射图像；

25、步骤s34：将筛选后的所述映射图像输出。

26、另一方面，所述步骤s4包括：

27、步骤s41：依照多组所述映射图像生成局部三维模型；

28、步骤s42：对所述局部三维模型进行分块映射，得到整体映射图像；

29、步骤s43：依照所述整体映射图像确定所述壁画表面曲率，并对所述二维图像数据进行拼接，得到所述壁画数字图像。

30、另一方面，所述步骤s41包括：

31、步骤s411：针对每幅所述映射图像分别提取四边形网格；

32、步骤s412：依照所述四边形网格的多象限uv对所述映射图像进行合并得到合并图像；

33、步骤s413：对所述合并图像进行重建得到所述局部三维模型。

34、另一方面，于执行所述步骤s413之后、执行所述步骤s42之前还包括：

35、依照所述数据模型对所述局部三维模型进行面积误差检查，并重新生成面积误差检查未通过的所述局部三维模型。

36、另一方面，所述步骤s43包括：

37、步骤s431：在所述整体映射图像的中心部分构建十字形基准区域，于所述十字形基准区域中拼接所述二维图像数据，形成公共区域图像；

38、步骤s432：对所述整体映射图像的其余进行分区得到多个待拼接区域，于所述待拼接区域中，依次选取待拼接的所述二维图像数据；

39、步骤s433：依照选取的所述二维图像数据，自所述局部三维模型获取壁画表面曲率，依照所述壁画表面曲率调整所述二维图像数据与所述公共区域图像的重叠面积；

40、步骤s434：将所述二维图像数据与所述公共区域图像进行拼接，随后返回所述步骤s432以选取下一幅所述二维图像数据，直至所述壁画数字图像生成完成。

41、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

42、针对现有技术中的壁画数字化方法在处理过程中受到表面曲率影响较大的问题，本方案中预先对三维点云数据重建得到的数据模型进行拆解，得到四边形单元模型，并进行面积误差分析，从而使得建模得到的四边形单元模型及其映射图像与实际的点云数据一致，进而实现了对表面采集误差的控制；在此基础之上，再对二维图像数据进行拼接，并基于壁画表面曲率对拼接过程进行调整，实现了较为准确的壁画数字图像生成过程。

技术特征：

1.一种大幅曲面壁画的数字建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的数字建模方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

3.根据权利要求1所述的数字建模方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

4.根据权利要求3所述的数字建模方法，其特征在于，于执行所述步骤s21之前还包括：

5.根据权利要求1所述的数字建模方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

6.根据权利要求1所述的数字建模方法，其特征在于，所述步骤s4包括：

7.根据权利要求6所述的数字建模方法，其特征在于，所述步骤s41包括：

8.根据权利要求7所述的数字建模方法，其特征在于，于执行所述步骤s413之后、执行所述步骤s42之前还包括：

9.根据权利要求6所述的数字建模方法，其特征在于，所述步骤s43包括：

技术总结
本发明涉及文物数字化技术领域，具体涉及一种大幅曲面壁画的数字建模方法，包括：S1：依照三维点云数据生成数据模型；S2：对数据模型分解得到多个四边形单元模型并构建映射图像；S3：对映射图像进行面积误差分析，以筛选得到误差较大的待修正映射图像进行修正；S4：依照映射图像对二维图像数据进行拼接，于拼接过程中依照壁画表面曲率对二维图像数据进行调整，得到壁画数字图像。有益效果在于：通过预先对三维点云数据重建得到的数据模型进行拆解，得到四边形单元模型，并进行面积误差分析，从而使得建模得到的四边形单元模型及其映射图像与实际的点云数据一致，进而实现了对表面采集误差的控制，实现了较为准确的壁画数字图像生成过程。

技术研发人员：丁小胜,吴健,俞天秀,万磊,顾婷婷,王海文,余生吉
受保护的技术使用者：敦煌研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16