文物碎片分类检索的研究与实现

论文摘要

文物是古代社会的生产、生活、科技、艺术等诸多信息的载体,是考古学的重要研究对象之一。由于自然和人为的原因,在考古挖掘现场通常出土成千上万的文物碎片,如何从碎片快速拼接出一个个完整的文物,是考古学家关心的问题。目前,这一工作主要靠手工完成,既耗费时间,也易于造成对文物的破坏。因此需要计算机辅助完成文物修复。其中,文物的分类与检索是修复工作的基础。 本文通过计算几何、图形学、模式识别等领域相关技术的应用,研究实现了基于几何、纹理和颜色特征的文物碎片的分类检索系统。因为文物一般都在旋转盘上手工制成,所以本文研究的对象为旋转体文物碎片。旋转体重要的几何特性是旋转轴和母线。在特征提取中,本文从碎片的三维几何数据中估计出整个物体的旋转轴,为以后的碎片分类与文物修复服务;利用碎片的二维投影点,计算碎片的轮廓线;根据旋转轴和轮廓线,提取碎片的几何特征;利用碎片的二维纹理图像,提取纹理特征和颜色特征;建立数据库,存储文物、碎片的几何、纹理和颜色信息,并对每个碎片进行编码。综合利用碎片的几何、纹理和颜色特征,实现碎片的分类与检索。 本文主要工作与贡献如下: 1.给出了文物碎片分类与检索系统的结构框架。 2.给出了一种快速计算旋转轴的方法。算法首先使用二次曲面拟合方法计算法向量,然后以此为基础采用直线几何的方法计算旋转轴。该方法增强了抗干扰能力,使计算的旋转轴更精确。 3.给出了基于平方距离最小(Square Distance Minimization,简称SDM)计算轮廓线的算法。算法首先对碎片的三维点云数据进行投影,得到二维的点云数据;

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 相关研究
• 1.3 论文内容与组织
• 第二章 系统结构
• 2.1 系统的总体框架
• 2.2 碎片的三维扫描
• 第三章 旋转轴的计算
• 3.1 相关工作
• 3.2 基于二次曲面拟合的法向量计算
• 3.2.1 算法描述
• 3.2.2 实验结果与分析
• 3.3 基于直线几何的旋转轴计算
• 3.3.1 算法描述
• 3.3.2 实验结果与分析
• 第四章 轮廓线的计算
• 4.1 相关工作
• 4.2 算法描述
• 4.3 实验结果与分析
• 第五章 文物碎片的分类检索系统
• 5.1 特征计算
• 5.1.1 几何特征的计算
• 5.1.2 纹理特征的计算
• 5.1.3 颜色特征的计算
• 5.2 分类
• 5.3 检索
• 5.4 系统界面
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文
• 硕士期间参与项目
• 学位论文评阅及答辩情况表