【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及文物保护相关。更具体地说，本专利技术涉及一种基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法。
技术介绍
1、碑刻是通过一定的手段将文字雕刻在石头上，并且可以露天室外长期存放，集书法艺术与历史叙事于一体，是中华文化传承的重要体现。由于水蚀、风蚀、自身演化及强外力等因素影响，碑刻表面会造成表面脱落、字迹模糊甚至断裂等结果。对现有碑刻制作拓片是碑刻文物保护与文化传播的重要方式。目前，拓片制作方法可分为两大类：(1)传统拓片制作技术。该方法一般采用墨汁、铅笔等材料对碑刻表面赋色，用宣纸等吸水性比较好的材料贴于碑刻表面，从而获得碑刻文字。(2)数字拓片制作技术。该方法一般利用激光三维扫描的技术，获取碑刻对象的三维表面模型，选择合适的投影面，利用点云数据的深度信息获得表面灰度图像。或者利用数字摄影的方式，利用数字图像处理技术制作数字拓片。
2、在实际文物拓片制作中，第一种方法是最为方便快捷且最为成熟的方法，但是该方法直接以染料接触碑刻表面，在拓片制作的过程中，容易对文物造成伤害。第二种方法，利用激光扫描或摄影测量等非接触的方法，获取碑刻表面信息，能够避免对文物的伤害，并且所制作的拓片是数字形式，容易对其进行各种再加工，在数字图书馆、数字博物馆、文化遗产保护等方面都有重要的应用，是当今碑刻文物拓片制作的重要研究方向。然而，在实际中，碑刻表面不均匀，不是一个理想的平面，存在局部区域上的偏高或偏低。另外，由于碑刻文字一般为人力所刻，其字迹深浅不一。局部偏高区域中刻字区域可能是偏低区域中的非刻字区域。这样直接从全局的高程向灰度映射
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法及装置，能够克服现有技术区域性灰度偏高或偏低的缺陷，提升了数字拓片质量。
2、为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，包括：s1：获取碑刻点云数据；s2：对所述点云数据执行格网划分，并变换划分步长和格网单元尺寸，得到多个格网划分方式；s3：对多个所述格网划分方式中的每个格网执行高程灰度映射，得到多序列灰度图像；s4：利用主成分分析法从所述多序列灰度图像筛选出主灰度图像；s5：对所述主灰度图像执行二值化，生成数字拓片。
3、进一步地，在所述s1中，还包括：对所述点云数据执行旋转变换，至碑刻表面所在方向垂直于碑刻文字高程所在方向。
4、进一步地，在所述s2中，还包括：根据所述点云数据设置外包矩形和拓展外包矩形，所述拓展外包矩形的范围大于所述外包矩形；在所述外包矩形与所述拓展外包矩形之间依次选择参考点，分别以参考点为起点根据预设格网单元尺寸对所述点云数据执行格网划分。
5、进一步地，还包括：变换预设格网单元尺寸，并分别根据变换后的预设格网单元尺寸对所述点云数据执行格网划分。
6、进一步地，预设格网单元尺寸根据碑刻中平均文字尺寸缩放得到。
7、进一步地，在所述s3中，统计格网内部高程的最大值hmax和最小值hmin，对于格网内每个点，利用以下公式确定其灰度值g(h)；
8、h为各点的高程。
9、进一步地，在所述s4中，将所述多序列灰度图像按照灰度值组成多行多列的矩阵，将每列灰度值进行零均值化，求出协方差矩阵及其特征值和特征向量，利用特征向量构建转换矩阵，根据转换矩阵计算出主成分矩阵，根据主成分矩阵筛选出主灰度图像。
10、本专利技术还提供了基于点云的面状碑刻数字拓片生成装置，包括：处理器；存储器，其存储有可执行指令；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，以执行所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法。
11、本专利技术至少包括以下有益效果：
12、本专利技术采用多尺度移动格网对点云数据进行格网划分，使得碑刻文字能够处在不同的高度序列对比中，从而获得不同的灰度映射值，避免区域性灰度值偏高或偏低，充分捕捉碑刻表明文字信息，再利用主成分分析法得到主灰度图像用于数字拓片生成，以大幅度减少计算量，并有效保留有用信息。
13、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，在所述S1中，还包括：对所述点云数据执行旋转变换，至碑刻表面所在方向垂直于碑刻文字高程所在方向。
3.如权利要求1所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，在所述S2中，还包括：根据所述点云数据设置外包矩形和拓展外包矩形，所述拓展外包矩形的范围大于所述外包矩形；在所述外包矩形与所述拓展外包矩形之间依次选择参考点，分别以参考点为起点根据预设格网单元尺寸对所述点云数据执行格网划分。
4.如权利要求3所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，还包括：变换预设格网单元尺寸，并分别根据变换后的预设格网单元尺寸对所述点云数据执行格网划分。
5.如权利要求4所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，预设格网单元尺寸根据碑刻中平均文字尺寸缩放得到。
6.如权利要求1所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，在所述S3中，统计格网内部高程的
7.如权利要求6所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，在所述S4中，将所述多序列灰度图像按照灰度值组成多行多列的矩阵，将每列灰度值进行零均值化，求出协方差矩阵及其特征值和特征向量，利用特征向量构建转换矩阵，根据转换矩阵计算出主成分矩阵，根据主成分矩阵筛选出主灰度图像。
8.基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，在所述s1中，还包括：对所述点云数据执行旋转变换，至碑刻表面所在方向垂直于碑刻文字高程所在方向。
3.如权利要求1所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，在所述s2中，还包括：根据所述点云数据设置外包矩形和拓展外包矩形，所述拓展外包矩形的范围大于所述外包矩形；在所述外包矩形与所述拓展外包矩形之间依次选择参考点，分别以参考点为起点根据预设格网单元尺寸对所述点云数据执行格网划分。
4.如权利要求3所述的基于激光点云的面状碑刻数字拓片生成方法，其特征在于，还包括：变换预设格网单元尺寸，并分别根据变换后的预设格网单元尺寸对所述点云数据执行...
【专利技术属性】
技术研发人员：石宏斌，郭柏言，程晨，郭明，夏国芳，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：
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