【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理技术，尤其涉及一种文物数字化展示方法及系统。
技术介绍
1、文物是我国珍贵的珍宝，因其珍贵性和不可再生性，我们对文物的保护一直是十分看重的。而文物本身不断经过岁月的冲刷，更容易被破坏破损，当保存不当或遇天然灾害，都会给几千年来的文物造成不可磨灭的伤害，到时亡羊补牢为时已晚，文物的保护更显的迫在眉睫，而随着科技的不断进步，图像数字化技术的不断完善，将文物数字化逐渐成为大趋势；而三维技术的不断成熟，为文物三维数字化工程提供了高效坚实的技术力量，也为文物保护起到了重要的作用；
2、cn202311121994.8，公开了一种文物三维数字化保护装置及系统，包括：多源数据获取模块：用于对文物的三维点云数据进行采集，包括站式扫描点云获取、影像密集匹配点云获取和手持精细扫描点云获取；数据预处理模块：用于对多源点云数据进行去噪、配准、冗余去除等操作获取文物建模所需要的点云数据；文物精细建模模块：用于在点云数据获取后通过多源数据融合自动完成不合理三角网表面的优化处理获得文物的三维网格模型，并将文物纹理信息进行纹理映射后逆构带有真实的、具有完整纹理信息的精细化实景三维模型；本专利技术通过站式扫描点云获取方式扫描出的点云作为文物的整体控制网，再配合影像密集匹配点云与手持精细点云的融合配准工作建立文物的三维精细模型；
3、综上所述，在现有技术中，文物展示为框架结构的方式，只能简单进行陈列展示，不便于文物的立体呈现，也不便于结合展示丰富的内容，缺失多样的展示效果，另外传统的展示方式，不便于人员搬运，为了增加文
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种文物数字化展示方法及系统，至少能够解决现有技术中部分问题。
2、本专利技术实施例的第一方面，
3、提供一种文物数字化展示方法，包括：
4、延预设的路径对文物表面进行多次激光扫描，采集文物的多重点云，依次从所述多重点云中选取两个点云，构成源目标点云对，通过计算所述源目标点云对的累积变换矩阵，以及提取所述源目标点云对的形状结构表示，进行点云配准，得到整合点云，其中，所述点云配准包括点云刚性配准和点云非刚性配准；
5、将所述整合点云划分成一系列方块点云，基于每个所述方块点云的法向信息，提取等值面并生成三维曲面，对所述三维曲面进行离散化，构建三维网格模型；
6、从视点位置发射光线，确定所述光线与所述三维网格模型的相交点位置，根据所述相交点位置重建文物表面；基于光源所在位置，计算所述三维网格模型中各点的阴影因子，确定阴影区域；基于文物表面材质和颜色，计算表面反射分量和折射率，确定表面细节；基于所述文物表面，结合所述阴影区域以及所述表面细节，构建最终文物数字化图像；
7、在一种可选的实施例中，
8、依次从所述多重点云中选取两个点云，构成源目标点云对，通过计算所述源目标点云对的累积变换矩阵，以及提取所述源目标点云对的形状结构表示，进行点云配准，得到整合点云包括：
9、所述源目标点云对包括从所述多重点云中选取的目标点云，以及待配准点云；
10、以单位矩阵作为累积变换矩阵的初始值，开始变换矩阵迭代：
11、基于所述待配准点云中一个源点，在所述目标点云中，选择与所述源点相匹配的最近目标点，基于所述源点和所述最近目标点，计算刚性变换矩阵，通过所述刚性变换矩阵与所述累积变换矩阵相乘，更新所述累积变换矩阵；
12、如果所述累积变换矩阵的变化大于预设的阈值，重复所述变换矩阵迭代；如果所述累积变换矩阵的变化小于等于预设的阈值，得到最终变换矩阵，基于所述最终变换矩阵，进行点云刚性配准；
13、提取所述待配准点云的源特征点，以及所述目标点云中相对应的目标特征点，建立所述源特征点和所述目标特征点的映射关系，构建包含非刚性变换函数的变换模型，以使所述非刚性变换函数最小化为目标，计算变换模型最优解，进行点云非刚性配准；
14、所述点云刚性配准和所述点云非刚性配准相结合，得到整合点云。
15、在一种可选的实施例中，
16、还包括：
17、在点云刚性配准中，通过变换矩阵迭代，更新累积变换矩阵，其公式如下：
18、tnew＝told·(arg min t∑||t·psrc-ptgt||；
19、其中，tnew表示迭代后的累积变换矩阵，told表示当前的累积变换矩阵，t表示刚性变换矩阵，psrc表示待配准点云中的点，ptgt表示目标点云中的点，||t·psrc-ptgt||表示点psrc经过刚性变换矩阵t后与点ptgt之间的距离，arg mint表示对刚性变换矩阵t进行最小化操作，使距离最小；
20、在点云非刚性配准中，构建包含非刚性变换函数的变换模型，其中，非刚性变换函数，其公式如下：
21、
22、其中，f(x,y)表示非刚性变换函数，a1、a2、a3表示变换系数，x表示待配准点云中点的横坐标，y表示待配准点云中点的纵坐标，wi表示源特征点i的权重，xi表示特征点的横坐标，yi表示特征点的纵坐标，表示径向基函数。
23、在一种可选的实施例中，
24、提取所述待配准点云的源特征点，以及所述目标点云中相对应的目标特征点，建立所述源特征点和所述目标特征点的映射关系，还包括：
25、通过所述源特征点的多维描述向量和所述目标特征点的多维描述向量，计算所述多维描述向量之间差的绝对值，并统计所述绝对值，得到特征匹配度得分；
26、所述特征匹配度得分越小，所述源特征点和所述目标特征点越相近；
27、其公式如下：
28、
29、其中，sorce(pa,qb)表示源特征点和目标特征点的特征匹配度得分，pa表示源特征点，qb表示目标特征点，k表示向量序数，n表示多维描述向量的总数，desk()表示多维描述向量中的k向量。
30、在一种可选的实施例中，
31、将所述整合点云划分成一系列方块点云，基于每个所述方块点云的法向信息，提取等值面并生成三维曲面，对所述三维曲面进行离散化，构建三维网格模型包括：
32、基于所述整合点云的局部密度大小，从预设的三维立方格大小阈值区间中，选择对应大小创建三维立方格，使用所述三维立方格，将所述整合点云划分成方块点云；
33、基于每个所述方块点云，确定所述方块点云中每个点的法向量，获得法向信息，构建点云法向方程；
34、以所述法向信息作为边界条件，通过求解所述点云法向方程，得到所述方块点云的标量场，提取所述标量场的等值面，生成三维曲面，对所述三维曲面进行离散化，构建三维网格模型。
35、在一种可选的实施例中，
36、将所述整合点云划分成一系列方块点云，还包括：
37、将所述整合点云作为根节点，对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.文物数字化展示方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依次从所述多重点云中选取两个点云，构成源目标点云对，通过计算所述源目标点云对的累积变换矩阵，以及提取所述源目标点云对的形状结构表示，进行点云配准，得到整合点云包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，提取所述待配准点云的源特征点，以及所述目标点云中相对应的目标特征点，建立所述源特征点和所述目标特征点的映射关系，还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述整合点云划分成一系列方块点云，基于每个所述方块点云的法向信息，提取等值面并生成三维曲面，对所述三维曲面进行离散化，构建三维网格模型包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述整合点云划分成一系列方块点云，还包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从视点位置发射光线，确定所述光线与所述三维网格模型的相交点位置，根据所述相交点位置重建文物表面；基于光源所在位置，计算所述三维网格模型中各
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
9.文物数字化展示系统，用于实现前述权利要求1-8中任一项所述的文物数字化展示方法，其特征在于，包括：
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.文物数字化展示方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依次从所述多重点云中选取两个点云，构成源目标点云对，通过计算所述源目标点云对的累积变换矩阵，以及提取所述源目标点云对的形状结构表示，进行点云配准，得到整合点云包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，提取所述待配准点云的源特征点，以及所述目标点云中相对应的目标特征点，建立所述源特征点和所述目标特征点的映射关系，还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述整合点云划分成一系列方块点云，基于每个所述方块点云的法向信息，提取等值面并生成三维曲面，对所述三维曲面进行离散化，构建三维网格模型包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛志远，赵威，王冠，
申请(专利权)人：南京郎古文化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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