[发明专利]一种文物虚拟修复方法和修复系统

说明书

本发明公开了一种文物虚拟修复系统。本发明的目的是提供一种文物虚拟修复系统，包括VR眼镜和投影仪，其特征在于：所述VR眼镜呈现虚拟修复工作台，运用虚拟现实进行对象展示、交互操作、三维立体、交互维度等操作，在虚拟空间进行文物修复动画视图的模拟操作，而所述投影仪则投影显示操作人员的实时操作画面。本发明在修复文物之前，采用本系统进行模拟操作得到最佳方案，避免了因为在有些技术手段没有达到的情况下，对文物的修复有可能造成的二次伤害，而在提升修复系统培训的真实感与临场感的同时，缩短修复系统培训周期，降低修复系统培训成本，从而实现真正的修复系统专业培训。

技术领域

本发明涉及一种文物修复系统，尤其涉及一种文物虚拟修复方法和修复系统。

背景技术

我国是一个历史悠久的文明古国，在我国漫长的历史进程中，产生了种类繁多，品种及其丰富的文物，但是，这些年代久远的历史文化遗产，随着时间的流逝，都经受着不同程度的破坏和损害，如,金属文物锈蚀、陶器、瓷器破碎，石雕残崩，木器和竹器干裂、皱缩，出土的纺织品、纸张文物腐朽等，所有这些经过破坏或损害的文物都需要进行抢救或修复才能长期地保存下去；但是同时，文物的修复是一项技术性非常强的工作，文物的类别不同，它的修复方法也不同，修复人员一方面需要掌握各方面的专业知识，另一方面也需要在长期的工作中积累更多的修复经验；目前存在的问题是，一方面，具有丰富经验的技术人员急缺，新人的培训仅仅依靠言传身教，且传授过程不可重复，培训效率极低；另一方面，因为在有些技术手段没有达到的情况下，对文物的修复有可能造成二次伤害。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种文物虚拟修复方法和修复系统，该方法在计算机里进行建模将文物缺失的部分补回原状，采用便携式的VR眼镜以及便携式的操作台，不在真实的文物上进行实际的修复工作，而在三维可视化模型上模拟修复，具有修复文物的真实感和临场感。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种文物虚拟修复方法，采用以下步骤：

1）利用三维激光扫描仪和摄影机扫描文物并存档，对采集的文物图像进行图像预处理，对影响图像特征的噪点和反光区域进行优化处理，通过数字化处理确保图像表面平滑度与边缘锐化增强；对文物表面的纹理和色彩特征的采集分析，提取文物的色彩特征，对分析完成的文物的图像纹理特征进行提取，其中，图像纹理特征包括三维数据、表面纹理、色彩特征和文物图像；

2）通过三维扫描的所述三维数据、表面纹理、色彩特征和文物图像构建文物的三维模型，并运用计算机在所述三维模型上叠加虚拟现实或增强现实建模的操作指导信息；

3）操作人员在所述三维模型上进行虚拟修复操作，同时，投影仪记录操作人员实时操作画面；

4）通过TOF传感器获取操作人员实时操作动作，并通过计算机与所述操作指导信息进行对比；

5）判断操作人员的操作动作正确与否，并及时给出纠正指示。

作为本发明的进一步改进，采用三维激光扫描仪扫描文物时，综合利用不同类型的三维激光扫描系统，用毫米级的三维扫描仪进行整体控制，用亚毫米级的三维扫描仪进行局部数据采集，结合近景摄影测量，实现文物表面信息的全部留取。

作为本发明的进一步改进，首先，利用毫米级和亚毫米级三维激光扫描仪器获取文物整体的密集点数据，通过多时相点数据对比，得到文物整体的变化量，包括文物整体的倾斜、局部结构的变形及缺损的具体变化情况；然后，采用近景摄影测量，通过投影或纹理展开的方式获得文物的影像图，借助图像识别技术能够检测出纹理色彩的细微变化。

作为本发明的进一步改进，所述图像预处理主要包括点云拼接、降噪除冗、数据分割、滤波、点云优化处理。