文物碎片分類檢索的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、文物是古代社會的生產(chǎn)、生活、科技、藝術(shù)等諸多信息的載體，是考古學(xué)的重要研究對象之一。由于自然和人為的原因，在考古挖掘現(xiàn)場通常出土成千上萬的文物碎片，如何從碎片快速拼接出一個個完整的文物，是考古學(xué)家關(guān)心的問題。目前，這一工作主要靠手工完成，既耗費(fèi)時間，也易于造成對文物的破壞。因此需要計算機(jī)輔助完成文物修復(fù)。其中，文物的分類與檢索是修復(fù)工作的基礎(chǔ)。 本文通過計算幾何、圖形學(xué)、模式識別等領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，研究實(shí)現(xiàn)了基于幾何、紋理和顏

2、色特征的文物碎片的分類檢索系統(tǒng)。因?yàn)槲奈镆话愣荚谛D(zhuǎn)盤上手工制成，所以本文研究的對象為旋轉(zhuǎn)體文物碎片。旋轉(zhuǎn)體重要的幾何特性是旋轉(zhuǎn)軸和母線。在特征提取中，本文從碎片的三維幾何數(shù)據(jù)中估計出整個物體的旋轉(zhuǎn)軸，為以后的碎片分類與文物修復(fù)服務(wù)；利用碎片的二維投影點(diǎn)，計算碎片的輪廓線；根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸和輪廓線，提取碎片的幾何特征；利用碎片的二維紋理圖像，提取紋理特征和顏色特征；建立數(shù)據(jù)庫，存儲文物、碎片的幾何、紋理和顏色信息，并對每個碎片進(jìn)行編碼。綜合利

3、用碎片的幾何、紋理和顏色特征，實(shí)現(xiàn)碎片的分類與檢索。 本文主要工作與貢獻(xiàn)如下： 1.給出了文物碎片分類與檢索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架。 2.給出了一種快速計算旋轉(zhuǎn)軸的方法。算法首先使用二次曲面擬合方法計算法向量，然后以此為基礎(chǔ)采用直線幾何的方法計算旋轉(zhuǎn)軸。該方法增強(qiáng)了抗干擾能力，使計算的旋轉(zhuǎn)軸更精確。 3.給出了基于平方距離最小(SquareDistanceMinimization，簡稱SDM)計算輪廓線的算法。算

4、法首先對碎片的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行投影，得到二維的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；然后采用SDM方法計算輪廓線，其中，根據(jù)投影后的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特點(diǎn)給出了初始B-Spline曲線的控制多邊形的簡化計算方法，能達(dá)到很好的擬合效果。 4.給出基于幾何、紋理和顏色信息的特征描述方法，能更好地支持文物碎片的分類、檢索以及修復(fù)操作。 文物碎片分類與檢索系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了文物碎片的管理、分類、檢索，為文物修復(fù)工作提供支持。它能夠大大減少因人為測量和繪制所帶來的誤差，