【正文】 在 年解密后適用本授權(quán)書。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果。本人授權(quán)南昌大學可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。隨著信息化技術(shù)在考古學及文物保護領(lǐng)域中應(yīng)用的深入，三維物體數(shù)字化及可視化技術(shù)在考古和文物保護領(lǐng)域的應(yīng)用具有重大的現(xiàn)實和歷史意義,能夠真實記錄考古文物數(shù)據(jù)，有利于文物的還原?？梢钥焖佟⒋罅康牟杉臻g點位信息，為快速、精確地獲取物體的三維信息，并進而建立起科學準確的數(shù)據(jù)模型提供了一種全新的技術(shù)手段。三維物體數(shù)字化技術(shù)與可視化技術(shù)在考古學中的應(yīng)用，不僅能夠準確獲取文物遺址的各類信息，而且與其他信息技術(shù)相結(jié)合可以拓展考古遺址三維數(shù)字模型的應(yīng)用范圍，如文物遺址的數(shù)字化存儲、測繪、文物修復、考古現(xiàn)場及遺址中的文物管理與監(jiān)測以及虛擬研究和展示等方面的應(yīng)用。②模型數(shù)據(jù)的大量簡化和全景照片的使用可以滿足普通硬件的需求, 但場景的逼真度和沉浸感較差。近幾年，3維激光掃描技術(shù)和CCD成像技術(shù)在大遺址數(shù)字化中發(fā)揮重要作用，相關(guān)技術(shù)不斷報道? 。 投影攝像系統(tǒng)的整體缺陷In．speck結(jié)構(gòu)光成像系統(tǒng)是由機械光柵、單一光譜組成的。三維激光掃描技術(shù)具有以下優(yōu)點：(1)速度快：幾千～幾十萬點／秒；(2)信息豐富：它包含大量物體表面的被測點，每個點均帶有三維坐標和激光反射強度值，能真實地展現(xiàn)物體的外貌，可有效解決對形狀復雜物體的觀測問題；(3)精度高：精度為毫米級；(4)有益保護被測物體：屬于看到即可的非接觸式測量；f5)節(jié)省資金：很少需要搭建腳手架；f6)數(shù)據(jù)價值高：數(shù)字化的資料能夠長久保存，古建筑點云具有廣泛的應(yīng)用性。這些實踐工作為三維數(shù)字建模技術(shù)在文物考古領(lǐng)域的進一步深入開展都是有益的探索和實踐。此外，該技術(shù)明顯降低了對考古文物的測量工作的難度和工作量，所得數(shù)據(jù)的可挖掘性強，多用性好。Handyscan三維掃描儀對于小型考古文物的研究確實有其它技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。、主要研究內(nèi)容本論文采用以光柵掃描測量技術(shù)為基礎(chǔ)，以文物杯的數(shù)字化掃描系統(tǒng)為手段，準確獲取文物杯表面的各種數(shù)據(jù)，通過點云的數(shù)據(jù)處理和曲面重構(gòu)等方法，獲得物體數(shù)字化模型。本章主要介紹常用的三維測量方法及本課題所采用的方案等。第四章：曲面重構(gòu)。第六章：總結(jié)與展望。目前，用來采集物體表面數(shù)據(jù)的測量設(shè)備和方法多種多樣，其原理也各不相同。本文采用非相干光源，利用投影柵相位法原理進行三維數(shù)據(jù)測量。（2）、相位解調(diào)：即求解出所獲取的變形光柵圖像中的精確相位。首先通過投影系統(tǒng)將計算機生成的虛擬正弦光柵投影到被測物體表面，投影系統(tǒng)通過計算 （21）式中r(x,y)為物體表面反射率分布函數(shù)，為物體表面高度變化引起的調(diào)制位相。不同的采集方式，具有不同的采集速度和精度。該系統(tǒng)采用無接觸式白光三維掃描，具有以下優(yōu)點：（1）、無接觸掃描，可以更加方便和精確地測量文物杯表面。（5）、針對文物杯特征設(shè)定參數(shù)，更有效，更精確求解文物杯三維數(shù)據(jù)。逆向工程軟件Geomagic，主要進行三角網(wǎng)格劃分、四邊形網(wǎng)格剖分和曲面擬合，生成高精度的NURBS曲面，完成曲面的重建工作。、儀器系統(tǒng)的標定（1）設(shè)備組裝及連線1）整套設(shè)備由四部分組成：一臺XP電腦，兩臺相機，一臺專用光柵投影儀，轉(zhuǎn)臺。3）確認第二屏幕已經(jīng)啟用，并設(shè)般只有一個用來連接顯示器的VGA接口，這是需要另一個顯卡來提置分辨率為1024X768。相接連接處可以任意勾選兩個相機，類似于左相機和右相機，兩相機有內(nèi)置編號，且具有唯一性。光源檢測投影灰度的理論值與市級灰度只有差異性，而且相機采集得到的灰度會加大這種差異。3） 調(diào)整相機角度，讓相機中線與投影中線重合，最重要的是盡量讓相機視圖內(nèi)部全都在投影范圍內(nèi)4） 條紋調(diào)整。選擇“光圈調(diào)整”點擊“開始”右邊顯示出當前兩個相機采集到的灰度，數(shù)值為量化表示，藍色部分為圖形化表示，這是“開始”變?yōu)椤皶和！?。注意標定過程中標定快的正確擺放方向。3） 切換到winmorire，在菜單“Cal/Align”下點擊“LR Cal5”，彈出如下圖所示對話框。在winmoire中選擇菜單“Param”下的“Machine Param”，彈出如下圖所示的對話框， Machine Param對話框?qū)ⅰ癕achine Type”“Cal/Align”下的“Camera Table Align”，彈出如下圖所示對話框 Camera Table Align對話框點擊“Calc Param”即可完成自動標定過程。本實驗采用文物杯做為實驗對象，對其進行三維點云數(shù)據(jù)采集。 在計算機中開啟光柵，開啟閃光燈，進行圖像拍攝。圖像拍攝完成后，選取圖像中合適的區(qū)域生成點云。 cloudform軟件中打開的文物杯點云圖點云預處理第四章 點云預處理、點云預處理的原因在對獲取的數(shù)據(jù)進行CAD反求建模時，由于多方面原因，譬如被測對象表面的粗糙度、波紋以及其它一些表面缺陷等，以及測量系統(tǒng)本身和測量環(huán)境（比如透光比較嚴重）產(chǎn)生的影響，在數(shù)據(jù)采樣過程中，不可避免地在真實數(shù)據(jù)點中混有不合理的噪聲點，其結(jié)果將導致重構(gòu)曲線、曲面不光滑。、點云除噪由于實際測量過程中受到各種人為和隨機因素的影響，使得測量結(jié)果中包含噪聲。除噪處理：，點擊除噪，紅色部分刪除。、點云刪除該操作用于刪除不理想的或無用的點云，以及除噪后仍然存在的噪聲點。手動刪除的步驟是：ａ．觀察對象，找到多余的或者會影響圖像效果的目標，確定該目標的屬性（點、邊界、片）ｂ．在選擇工具條上，針對不同的對象選擇不同的使用模式，一般情況下，我們使用點云點對象模式；ｃ．使用選擇工具條各種不同的選擇工具選定點云，按delete按鈕或者點云欄的刪除按鈕執(zhí)行刪除。這個實現(xiàn)的過程就是點云拼接，也稱為點云配準。它的基本原理是利用最小二乘法對重疊區(qū)域進行匹配，通過高斯馬爾可夫模型減小重疊區(qū)域點云中對應(yīng)點的的歐氏距離平方和，從而計算出相對于基準點云坐標系統(tǒng)的目標點云的轉(zhuǎn)換參數(shù)（包括旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量），通過將不同視場下不同坐標系的目標點云轉(zhuǎn)換到基準點云坐標系中實現(xiàn)點云拼接，最終獲取物體完整點云數(shù)據(jù)模型。最佳拼接是根據(jù)曲率變化進行的拼接，工業(yè)拼接式2片數(shù)據(jù)互相作為參考，一起進行拼接。曲面重構(gòu)是利用三維檢測方法獲取物體表面的散亂點云數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)插值或數(shù)據(jù)擬合的方法來創(chuàng)建一個近似模型來逼近物理原型。曲面擬合可分為隱函數(shù)曲面法擬合和參數(shù)曲面法擬合兩大類。曲面重構(gòu)方法主要分為以下幾種類型：插值函數(shù)曲面法、超二次曲面法、B樣條曲面法、NURBS曲面法、Coons曲面法、三角Bezier曲面法、多邊形曲面法、體方法、細分曲面法、幾何模型法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和功能網(wǎng)絡(luò)法[7]。并且通常對點云數(shù)據(jù)進行剖分所生成的三角形網(wǎng)格數(shù)目龐大，需要做網(wǎng)格精簡處理，增加了計算復雜度。本課題實驗采用基于光柵投影的NURBS曲面重建技術(shù)進行CAD模型重建。 NURBS曲面重建的基本流程圖如下所示：散亂點云點云除噪合并、封裝三角面片編輯松弛、平滑處理探測曲率構(gòu)造輪廓線四邊域網(wǎng)格NURBS曲面擬合構(gòu)造格柵 NURBS曲面重建具體主要包括以下幾個步驟：建立多邊形模型（通常是三角形網(wǎng)格）。對第二步生成的四邊形網(wǎng)格模型進行NURBS曲面重建。、三角形網(wǎng)格階段在Geomagic中打開經(jīng)過Cloudform軟件處理過的點云數(shù)據(jù)，通過選擇體外孤點命令刪除體外孤點，通過減少噪音命令刪除噪聲點。圖 5．多邊形階段孔洞填充 以文物杯側(cè)面的這個孔洞為例點擊菜單欄多邊形，選擇填充孔選項。在特征曲線的基礎(chǔ)上，利用創(chuàng)建面片功能。 文物杯四邊域網(wǎng)格然后利用創(chuàng)建柵線（Construct Grid）功能為每一個網(wǎng)格內(nèi)建立UV參數(shù)線，此處設(shè)定分辨率為20，即每個四邊形區(qū)域內(nèi)包含20條U參數(shù)線和20條V參數(shù)線，最后使用擬合曲面（Fit Surface）功能使得每一個四邊形網(wǎng)格自動生成G1連續(xù)的曲面片，此處設(shè)定最大控制點數(shù)為18個。,初步研究點云中噪聲點的去除,闡述了拼接技術(shù)的算法與過程。,理論聯(lián)系實際,對三維物體數(shù)字化與可視化技術(shù)在考古學中的應(yīng)用有一定的參考意義。2．通過雙光柵結(jié)構(gòu)光掃描儀獲取文物三維點云數(shù)據(jù)，但由于有些文物具有非常復雜的結(jié)構(gòu)和光照特性，且無規(guī)律性，采用逆向處理軟件Imageware對點云進行分塊以及后續(xù)的曲面擬合、曲面拼接處理獲取文物曲面，并分析曲面的誤差分布和光順特性是以后重要研究內(nèi)容。從論文課題的選擇到研究方法、研究方案和實驗以及后面論文的撰寫都得到了吳老師的悉心指導和批改。謝謝你們！感謝幫助我的胡洪南、李澤等同學，感謝他們在我做畢業(yè)設(shè)計期間對我的無私幫助，感謝他們在忙于自己工作的同時，對我們隨叫隨到的貼心