专利名称：一种文物破损面积的测定方法
技术领域：
本发明涉及ー种文物測定方法，尤其涉及ー种文物破损面积的測定方法。
背景技术：
随着岁月的流逝和人类活动的影响，人类留下来的珍贵而丰富的自然、文化遗产在逐渐的损毁、破坏和消失。如何利用先进的技术手段来保护、修复这些宝贵文物，成为迫在眉睫的问题。在文物修复中经常需要根据文物破损的面积来估算材料的用量，也即根据文物表面孔洞多边形的面积而确定文物病害的面积，进而进行合理规划、安排施工修复。现有技术中，虽然可通过三维扫描仪器获取文物的三维点云数据，进而确定文物表面孔洞的面积。但是，由于仪器误差或环境等因素的干扰，使得最后得到的文物表面孔洞面积并不准确。

发明内容
本发明针对现有技术的弊端，提供ー种文物表面破损面积的測定方法。本发明所述的文物表面破损面积的測定方法，包括如下步骤步骤一，获取文物的三维点云数据信息，井根据获取的三维点云数据信息构建文物对应的三角网格模型；步骤ニ，构建上述三角网格模型中顶点、边、以及三角形面片之间的拓扑关系，并自该三角网格模型中提取出边界边而组成边界边集合；步骤三，对上述边界边集合中的边界边进行排序，以构建对应于文物表面破损孔洞的三维闭合多边形；步骤四，计算上述三维闭合多边形的面积，此三维闭合多边形的面积即为文物表面破损的面积。本发明所述的文物表面破损面积的測定方法的步骤ニ中，所述三角网格模型中顶点、边、以及三角形面片之间的拓扑关系包括通过三角形面片而确定与其相邻的三角形、该相邻的三角形所包含的三条边、以及该相邻的三角形的三个顶点；通过每条边而确定包含该条边的三角形、以及这条边所包含的两个顶点；通过每个顶点而确定包含这个顶点的边和三角形。本发明所述的文物表面破损面积的測定方法的步骤ニ中，组成边界边集合的步骤包括构建由该三角网格模型中各三角形的边组成的集合；自上述三角形的边的集合中，选取预定的一条边，判断该预定的边是否仅存在于ー个三角形中，若是，则将该边加入到边界边的集合中；继续选取另ー预定的边，重复上述判断步骤，直至所述三角形的边的集合中的所有边均判断完毕。本发明所述的文物表面破损面积的測定方法的步骤三中，按下列方式对所述边界边集合中的边界边进行排序步骤201，自边界边集合中选取一条未被访问的边界边，所述选取的边界边具有两个端点，并将该边界边标记为已被访问，再将该边界边添加至新建立的边集合中；步骤202，以上述选取的边界边的终点为基点，从边界边集合中捜索未被访问的另ー边界边；若该另ー边界边的一个端点与前述选取的边界边的終点相同，则该另一边界边是前述选取的边界边的相邻边，将此另ー边界边添加至新建立的边集合中；步骤203，若所述另ー边界边的起点与所述选取的边界边的終点相同，则令该另ー
边界边的终点等于所述选取的边界边的终点；若该另ー边界边的终点与所述选取的边界边的终点相同，则令该另ー边界边的起点等于所述选取的边界边的终点；步骤204，检查新建立的边集合中的边是否封闭，若封闭，则完成一个闭合边界的组织，转而执行步骤205 ;否则，返回执行步骤202，直至捜索到满足要求的边；步骤205，检查边界边集合中是否存在未被遍历的边界边，若存在，则重复执行上述步骤，直至所有的边界边都已经遍历，从而完成对边界边集合中的边界边进行排序。本发明所述的文物表面破损面积的測定方法的步骤三中，以三角网格模型中任意ー个三角形的顶点的编号顺序和该三角形的法向量为基准，若边界边集合中相邻的两条预定的边界边的三个顶点组成的三角形的顶点的编号顺序及该三角形的法向量的方向与前述作为基准的三角形相反，则该上述相邻的两条边界边即为文物表面破损孔洞所对应的边界边；由该两条边界边及与该两条边界边顺序相接的边界边所组成的三维闭合多边形即为对应于文物表面破损孔洞的三维闭合多边形。本发明所述的文物表面破损面积的測定方法的步骤四中，所述三维闭合多边形的面积计算公式为
权利要求
1.一种文物表面破损面积的测定方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一，获取文物的三维点云数据信息，并根据获取的三维点云数据信息构建文物对应的三角网格模型； 步骤二，构建上述三角网格模型中顶点、边、以及三角形面片之间的拓扑关系，并自该三角网格模型中提取出边界边而组成边界边集合； 步骤三，对上述边界边集合中的边界边进行排序，以构建对应于文物表面破损孔洞的三维闭合多边形； 步骤四，计算上述三维闭合多边形的面积，此三维闭合多边形的面积即为文物表面破损的面积。
2.如权利要求I所述的文物表面破损面积的测定方法，其特征在于，所述步骤二中，所述三角网格模型中顶点、边、以及三角形面片之间的拓扑关系包括 通过三角形面片而确定与其相邻的三角形、该相邻的三角形所包含的三条边、以及该相邻的三角形的三个顶点； 通过每条边而确定包含该条边的三角形、以及这条边所包含的两个顶点； 通过每个顶点而确定包含这个顶点的边和三角形。
3.如权利要求2所述的文物表面破损面积的测定方法，其特征在于，所述步骤二中，组成边界边集合的步骤包括 构建由该三角网格模型中各三角形的边组成的集合； 自上述三角形的边的集合中，选取预定的一条边，判断该预定的边是否仅存在于一个三角形中，若是，则将该边加入到边界边的集合中； 继续选取另一预定的边，重复上述判断步骤，直至所述三角形的边的集合中的所有边均判断完毕。
4.如权利要求I所述的文物表面破损面积的测定方法，其特征在于，所述步骤三中，按下列方式对所述边界边集合中的边界边进行排序 步骤101，自边界边集合中选取一条未被访问的边界边，所述选取的边界边具有两个端点，并将该边界边标记为已被访问，再将该边界边添加至新建立的边集合中； 步骤102，以上述选取的边界边的终点为基点，从边界边集合中搜索未被访问的另一边界边；若该另一边界边的一个端点与前述选取的边界边的终点相同，则该另一边界边是前述选取的边界边的相邻边，将此另一边界边添加至新建立的边集合中； 步骤103，若所述另一边界边的起点与所述选取的边界边的终点相同，则令该另一边界边的终点等于所述选取的边界边的终点；若该另一边界边的终点与所述选取的边界边的终点相同，则令该另一边界边的起点等于所述选取的边界边的终点； 步骤104，检查新建立的边集合中的边是否封闭，若封闭，则完成一个闭合边界的组织，转而执行步骤105 ;否则，返回执行步骤102，直至搜索到满足要求的边； 步骤105，检查边界边集合中是否存在未被遍历的边界边，若存在，则重复执行上述步骤，直至所有的边界边都已经遍历，从而完成对边界边集合中的边界边进行排序。
5.如权利要求4所述的文物表面破损面积的测定方法，其特征在于，所述步骤三中， 以三角网格模型中任意一个三角形的顶点的编号顺序和该三角形的法向量为基准，若边界边集合中相邻的两条预定的边界边的三个顶点组成的三角形的顶点的编号顺序及该三角形的法向量的方向与前述作为基准的三角形相反，则该上述相邻的两条边界边即为文物表面破损孔洞所对应的边界边； 由该两条边界边及与该两条边界边顺序相接的边界边所组成的三维闭合多边形即为对应于文物表面破损孔洞的三维闭合多边形。
6.如权利要求I所述的文物表面破损面积的测定方法，其特征在于，所述步骤四中，所述三维闭合多边形的面积计算公式为 5(4Λ-4)= φ χπ2 + Λ >’2 2, '2 I Ji J2 ·■■>’ Z1 Z2-Zn X1 Χ;···Χ 其中，S(A1A2-An)为该三维闭合多边形的面积；所述Xi，yi； Zi为该三维闭合多边形的各个顶点的三维坐标值。
全文摘要
本发明公开了一种文物表面破损面积的测定方法，包括如下步骤获取文物的三维点云数据信息，并根据获取的三维点云数据信息构建文物对应的三角网格模型；构建上述三角网格模型中顶点、边、以及三角形面片之间的拓扑关系，并自该三角网格模型中提取出边界边而组成边界边集合；对上述边界边集合中的边界边进行排序，以构建对应于文物表面破损孔洞的三维闭合多边形；计算上述三维闭合多边形的面积，此三维闭合多边形的面积即为文物表面破损的面积。本发明所述的测定方法能够有效的进行文物三维模型缺损区域边界的提取和缺损文物面积的计算。
文档编号G01B21/28GK102853803SQ20121028099
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者侯妙乐, 吴育华, 胡云岗 申请人:北京建筑工程学院