一種文物三維成像展示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及圖像展示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種文物三維成像展示系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供的文物三維成像展示系統(tǒng)，包括：圖像采集裝置，用于采集待展示文物的彩色紋理數(shù)據(jù)；激光掃描裝置，用于采集待展示文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；處理服務(wù)器，用于對(duì)彩色紋理數(shù)據(jù)和三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，創(chuàng)建待展示文物的彩色三維模型并展示。本實(shí)用新型通過(guò)處理服務(wù)器對(duì)圖像采集裝置采集的待展示文物的彩色紋理數(shù)據(jù)和激光掃描裝置采集的待展示文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，創(chuàng)建待展示文物的彩色三維模型并展示。從而能夠使用戶通過(guò)待展示文物的彩色三維模型，全方位地了解文物的真實(shí)外觀，實(shí)現(xiàn)文物的虛擬漫游及數(shù)字展示，為博物館建設(shè)數(shù)字展示平臺(tái)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【專利說(shuō)明】
一種文物三維成像展示系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像展示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種文物三維成像展示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 保護(hù)民族文化遺產(chǎn)，弘揚(yáng)民族文化傳統(tǒng)，確保民族文化安全，是當(dāng)今世界各國(guó)共同 面對(duì)的全球化戰(zhàn)略問(wèn)題。我國(guó)在五千多年來(lái)的文明發(fā)展中，留存了許多的歷史文化遺址、遺 跡，還有各種類型的自然地理、人文地理景觀；圖書館、博物館里保藏著數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的藝術(shù) 珍品、典籍和文物。按照國(guó)際推行的做法，對(duì)任何文化遺產(chǎn)實(shí)施保護(hù)前，首先必須對(duì)文化遺 產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行真實(shí)、完整、全面地記錄與存檔，一則留存豐富真實(shí)的原始資料，二則當(dāng)該文化 遺產(chǎn)遭受不可逆性破壞時(shí)，可以為該文化遺產(chǎn)的重建復(fù)原提供可靠依據(jù)。
[0003] 目前，傳統(tǒng)的文化遺產(chǎn)測(cè)繪展示系統(tǒng)為，利用皮尺加水準(zhǔn)、實(shí)測(cè)法、近景攝影測(cè)量 法對(duì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行測(cè)繪展示，這種系統(tǒng)不但效率低下，而且只能對(duì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行二維的平 面展示，視角單一，無(wú)法全方位地體現(xiàn)文化遺產(chǎn)的外形。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了全方位地展示文化遺產(chǎn)的外觀，本實(shí)用新型提供了一種文物三維成像展示系 統(tǒng)。
[0005] 本實(shí)用新型提供的文物三維成像展示系統(tǒng)，包括：
[0006] 圖像采集裝置，用于采集待展示文物的彩色紋理數(shù)據(jù)；
[0007] 激光掃描裝置，用于采集待展示文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0008] 處理服務(wù)器，用于對(duì)所述彩色紋理數(shù)據(jù)和所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，創(chuàng)建待展 示文物的彩色三維模型并展示。
[0009] 進(jìn)一步的，所述圖像采集裝置為數(shù)碼相機(jī)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述彩色紋理數(shù)據(jù)是待展示文物的每個(gè)部位多個(gè)角度的彩色紋理數(shù) 據(jù)。
[0011] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)，還包括：
[0012] 用于控制所述激光掃描裝置的PC電腦。
[0013] 進(jìn)一步的，所述激光掃描裝置為移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī)。
[0014]進(jìn)一步的，所述移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī)，包括:反射鏡，
[0015] 所述反射鏡與待展示文物的表面垂直。
[0016] 進(jìn)一步的，所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)是待展示文物的每個(gè)部位多個(gè)角度的三維點(diǎn)云數(shù) 據(jù)。
[0017] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)，還包括：
[0018] 與所述處理服務(wù)器連接的展示裝置，用于接收所述處理服務(wù)器發(fā)送的所述彩色三 維模型并展示。
[0019] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)，還包括：
[0020] 與所述處理服務(wù)器連接的Web服務(wù)端，用于接收所述處理服務(wù)器發(fā)送的所述彩色 三維模型，并提供Web瀏覽所述彩色三維模型的服務(wù)。
[0021] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)，還包括:展示裝置，用于從所述Web服務(wù)端獲取所述彩色三維 模型以網(wǎng)頁(yè)形式展示在所述展示裝置上。
[0022]本實(shí)用新型提供的文物三維成像展示系統(tǒng)，通過(guò)處理服務(wù)器對(duì)圖像采集裝置采集 的待展示文物的彩色紋理數(shù)據(jù)和激光掃描裝置采集的待展示文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理，創(chuàng)建待展示文物的彩色三維模型并展示。從而能夠使用戶通過(guò)待展示文物的彩色三維 模型，全方位地了解文物的真實(shí)外觀，實(shí)現(xiàn)文物的虛擬漫游及數(shù)字展示，為博物館建設(shè)數(shù)字 展示平臺(tái)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的文物三維成像展示系統(tǒng)第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0024] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的文物三維成像展示系統(tǒng)第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的文物三維成像展示系統(tǒng)第三種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施 例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍。
[0027] 本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的文物三維成像展示系統(tǒng)的第一種實(shí)施方式，如圖1所 示，包括：
[0028]圖像采集裝置101，用于采集待展示文物的彩色紋理數(shù)據(jù)；
[0029]激光掃描裝置102,用于采集待展示文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0030]處理服務(wù)器103,用于對(duì)所述彩色紋理數(shù)據(jù)和所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，創(chuàng)建待 展示文物的彩色三維模型并展示。
[0031]處理服務(wù)器103對(duì)所述彩色紋理數(shù)據(jù)和所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，創(chuàng)建待展示 文物的彩色三維模型并展示可以通過(guò)現(xiàn)有方法實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，可以通過(guò)以下方法完成： [0032]對(duì)采集到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪；
[0033]去除多余的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，例如去除與待展示文物無(wú)關(guān)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和含有粗 差的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù);補(bǔ)全缺失的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0034]對(duì)補(bǔ)全后的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接；
[0035]根據(jù)拼接后的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建待展示文物的三角網(wǎng)格模型；
[0036]填充三角網(wǎng)格模型的孔洞；
[0037]對(duì)采集到的彩色紋理數(shù)據(jù)進(jìn)行光照和色彩還原；
[0038]將經(jīng)過(guò)光照和色彩還原的彩色紋理數(shù)據(jù)映射到填充孔洞后的待展示文物的三角 網(wǎng)格模型上，創(chuàng)建待展示文物的彩色三維模型；
[0039] 展示待展示文物的彩色三維模型。
[0040] 本實(shí)用新型提供的文物三維成像展示系統(tǒng)，通過(guò)處理服務(wù)器103對(duì)圖像采集裝置 101采集的待展示文物的彩色紋理數(shù)據(jù)和激光掃描裝置102采集的待展示文物的三維點(diǎn)云 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，創(chuàng)建待展示文物的彩色三維模型并展示。從而能夠使用戶通過(guò)待展示文物 的彩色三維模型，全方位地了解文物的真實(shí)外觀，實(shí)現(xiàn)文物的虛擬漫游及數(shù)字展示，為博物 館建設(shè)數(shù)字展示平臺(tái)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0041] 在具體實(shí)施時(shí)，圖像采集裝置101可以為數(shù)碼相機(jī)。
[0042]如此設(shè)計(jì)的好處在于，能夠精確地反映出文物的真實(shí)色彩，從而使構(gòu)建的彩色三 維模型的色彩更符合待展示文物的色彩。
[0043]在具體實(shí)施時(shí)，所述彩色紋理數(shù)據(jù)是待展示文物的每個(gè)部位多個(gè)角度的彩色紋理 數(shù)據(jù)。
[0044]如此設(shè)計(jì)的好處在于，能夠保證采集的彩色紋理數(shù)據(jù)的完整性。
[0045]在具體實(shí)施時(shí)，所述系統(tǒng)，還可以包括：
[0046] 用于控制激光掃描裝置102的PC(Personal Computer)電腦。通過(guò)PC電腦控制激光 掃描裝置102可以通過(guò)現(xiàn)有方法實(shí)現(xiàn)。
[0047]如此設(shè)計(jì)的好處在于，能夠方便地控制激光掃描裝置102采集所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。 [0048]在具體實(shí)施時(shí)，可以通過(guò)PC電腦控制激光掃描裝置102的掃描角度和掃描速度等。 [0049]在具體實(shí)施時(shí)，所述PC電腦還可以用于存儲(chǔ)所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和所述彩色紋理數(shù) 據(jù)。
[0050] 在具體實(shí)施時(shí)，激光掃描裝置102可以為移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī)。
[0051] 采用移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī)能夠提高對(duì)待展示文物表三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采 集的精度，從而使創(chuàng)建的彩色三維模型更加符合文物的實(shí)際狀況。在具體實(shí)施時(shí)，也可以采 用普通的關(guān)節(jié)臂采集待展示文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然而普通關(guān)節(jié)臂采集的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù) 精度較低，不能精確地表現(xiàn)出文物的真實(shí)狀況。
[0052] 在具體實(shí)施時(shí)，所述移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī)，包括:反射鏡，
[0053] 所述反射鏡可以與待展示文物的表面垂直。
[0054]在利用移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī)對(duì)文物進(jìn)行掃描時(shí)，由于有些文物的表面 有反光現(xiàn)象，而移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī)是通過(guò)其內(nèi)部發(fā)射器發(fā)出一個(gè)激光脈沖信 號(hào)，經(jīng)文物表面漫反射后，沿幾乎相同路徑反向傳回其內(nèi)部接收器獲取坐標(biāo)信息，這個(gè)反光 現(xiàn)象會(huì)影響掃描質(zhì)量，因此在測(cè)量過(guò)程中以通過(guò)保證儀器的反射鏡與文物表面保持垂直方 向掃描來(lái)減小反光現(xiàn)象對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集的影響，從而保證掃描的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的完 整。
[0055]在具體實(shí)施時(shí)，所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)是待展示文物的每個(gè)部位多個(gè)角度的三維點(diǎn)云 數(shù)據(jù)。
[0056]如此設(shè)計(jì)的好處在于，能夠進(jìn)一步減小文物表面的反光現(xiàn)象對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集 的影響，從而保證掃描的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的完整。
[0057]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的文物三維成像展示系統(tǒng)的第二種實(shí)施方式，如圖2所 示，所述系統(tǒng)，還可以包括：
[0058]與處理服務(wù)器103連接的展示裝置104,用于接收處理服務(wù)器103發(fā)送的所述彩色 三維模型并展示。展示裝置104從處理服務(wù)器103獲取彩色三維模型并展示可以通過(guò)現(xiàn)有方 法實(shí)現(xiàn)。
[0059] 如此設(shè)計(jì)的好處在于，可以根據(jù)需要將展示裝置104設(shè)置在任意地點(diǎn)，方便用戶欣 賞文物的彩色三維模型。
[0060] 在具體實(shí)施時(shí)，展示裝置104為一個(gè)或者多個(gè)。
[0061]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的文物三維成像展示系統(tǒng)的第三種實(shí)施方式，如圖3所 示，所述系統(tǒng)，還可以包括:與處理服務(wù)器103連接的Web服務(wù)端105，以及與Web服務(wù)端105連 接的展示裝置104。
[0062] Web服務(wù)端105,用于接收處理服務(wù)器103發(fā)送的所述彩色三維模型，并提供Web瀏 覽所述彩色三維模型的服務(wù)。可以通過(guò)現(xiàn)有方法實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)端105接收處理服務(wù)器103發(fā) 送的彩色三維模型，并提供Web瀏覽所述彩色三維模型的服務(wù)。
[0063] 展示裝置104,用于從Web服務(wù)端105獲取所述彩色三維模型以網(wǎng)頁(yè)形式展示在展 示裝置104上。展示裝置104從Web服務(wù)端105獲取彩色三維模型并以網(wǎng)頁(yè)形式進(jìn)行展示可以 通過(guò)現(xiàn)有方法實(shí)現(xiàn)。
[0064]如此設(shè)計(jì)的好處在于，用戶可以方便地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在Web服務(wù)端105獲取文物的彩色 三維模型進(jìn)行欣賞，提高用戶體驗(yàn)。
[0065]在本實(shí)用新型中，涉及到的對(duì)采集到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、去除多余的三維 點(diǎn)云數(shù)據(jù)、補(bǔ)全缺失的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)、對(duì)補(bǔ)全后的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、根據(jù)拼接后的三 維點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建待展示文物的三角網(wǎng)格模型、填充三角網(wǎng)格模型的孔洞、對(duì)采集到的彩色 紋理數(shù)據(jù)進(jìn)行光照和色彩還原、將經(jīng)過(guò)光照和色彩還原的彩色紋理數(shù)據(jù)映射到填充孔洞后 的待展示文物的三角網(wǎng)格模型上創(chuàng)建待展示文物的彩色三維模型、展示創(chuàng)建的待展示文物 的彩色三維模型、通過(guò)PC電腦控制激光掃描裝置、展示裝置從處理服務(wù)器獲取彩色三維模 型并展示、Web服務(wù)端接收處理服務(wù)器發(fā)送的彩色三維模型、展示裝置從Web服務(wù)端獲取彩 色三維模型并以網(wǎng)頁(yè)形式進(jìn)行展示等方法都可以采用現(xiàn)有技術(shù)中比較成熟的方法實(shí)現(xiàn)，不 涉及方法內(nèi)容相關(guān)的改進(jìn)。下面以其中的一種實(shí)現(xiàn)方案作為優(yōu)選方案舉例說(shuō)明。
[0066] 下面以展示凌源市博物館館藏的金銀器小件藏品為例，對(duì)本實(shí)用新型提供的文物 三維成像展示系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。
[0067] 采用移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī)ROMER從多個(gè)角度采集文物各個(gè)部位的三維 點(diǎn)云數(shù)據(jù)。掃描間距約為0 · 15 mm，點(diǎn)云點(diǎn)中誤差不超過(guò)0 · 2 5 mm。在具體實(shí)施時(shí)，米集的金銀 器小件的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。
[0068]表1金銀器小件的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
L〇〇7〇」三維激光掃描是利用激光自動(dòng)、糸統(tǒng)
、快速獲取對(duì)象表_三維坐標(biāo)的測(cè)量技術(shù)，其 具有以下優(yōu)點(diǎn):非接觸式、無(wú)損，數(shù)據(jù)全面、生動(dòng)，精度高，速度快，直觀性及現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)。
[0071] 本實(shí)用新型提供的文物三維成像展示系統(tǒng)通過(guò)移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī) 的三維激光多角度掃描文物各個(gè)部位的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)碼相機(jī)采集到的該文物各 個(gè)部位的彩色紋理數(shù)據(jù)構(gòu)建該文物的彩色三維模型，從而進(jìn)行該文物的虛擬漫游及數(shù)字展 示，為博物館建設(shè)數(shù)字展示平臺(tái)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0072] 本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本實(shí)用新型的實(shí)施例可提供為系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品。因此，本實(shí)用新型可采用完全硬件實(shí)施例的形式。所涉及到的方法均可以采用現(xiàn)有的 一些比較成熟的方法實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型是參照根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的設(shè)備（系統(tǒng)）的流 程圖和/或方框圖來(lái)描述的。盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人 員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利 要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。
[0073] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用 新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
[0074]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改 進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種文物三維成像展示系統(tǒng)，其特征在于，包括： 圖像采集裝置，用于采集待展示文物的彩色紋理數(shù)據(jù)； 激光掃描裝置，用于采集待展示文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)； 處理服務(wù)器，用于對(duì)所述彩色紋理數(shù)據(jù)和所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，創(chuàng)建待展示文 物的彩色三維模型并展示。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集裝置為數(shù)碼相機(jī)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述彩色紋理數(shù)據(jù)是待展示文物的每個(gè)部 位多個(gè)角度的彩色紋理數(shù)據(jù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 用于控制所述激光掃描裝置的PC電腦。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光掃描裝置為移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂 激光測(cè)量機(jī)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)式絕對(duì)臂關(guān)節(jié)臂激光測(cè)量機(jī)，包 括:反射鏡， 所述反射鏡與待展示文物的表面垂直。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)是待展示文物的每個(gè)部 位多個(gè)角度的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與所述處理服務(wù)器連接的展示裝 置，用于接收所述處理服務(wù)器發(fā)送的所述彩色三維模型并展示。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 與所述處理服務(wù)器連接的Web服務(wù)端，用于接收所述處理服務(wù)器發(fā)送的所述彩色三維 模型，并提供Web瀏覽所述彩色三維模型的服務(wù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括:展示裝置，用于從所述Web服務(wù)端 獲取所述彩色三維模型以網(wǎng)頁(yè)形式展示在所述展示裝置上。
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK205427957SQ201520989845
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日
【發(fā)明人】侯妙樂(lè), 胡云岡, 吳育華, 張向前
【申請(qǐng)人】北京建筑大學(xué)