CN112734687A - 文物病害图绘制方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

文物病害图绘制方法、装置、存储介质及电子设备 Download PDF

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CN112734687A CN202011134914.9A CN202011134914A CN112734687A CN 112734687 A CN112734687 A CN 112734687A CN 202011134914 A CN202011134914 A CN 202011134914A CN 112734687 A CN112734687 A CN 112734687A
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袁泉
赵雄伟
段晓明
王宜飞
赵化锋
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Hunan Provincial Museum
Three Gorges Museum
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Hunan Provincial Museum
Three Gorges Museum
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Abstract

本申请提供了一种文物病害图绘制方法、装置、存储介质及电子设备，涉及文物绘图技术领域，该文物病害图绘制方法包括：确定文物的三维模型的病害区域；计算三维模型的总面积值；获取三维模型的所有像素点的总像素数目；获取病害区域上的所有像素点的病害像素数目；基于总面积值、总像素数目以及病害像素数目计算病害区域的病害面积值。本申请能够基于文物三维模型的总面积值和总像素数目以及病害区域的病害像素数目计算病害区域的面积大小，能够对人工测量计算病害区域面积时无法计算文物的曲面或者凹凸结构面积进行确定，能够提高文物病害区域绘图的准确性。

Description

文物病害图绘制方法、装置、存储介质及电子设备
技术领域
本申请涉及文物绘图技术领域，具体而言，涉及一种文物病害图绘制方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
在文物病害图绘制时，文物表面存在较多曲面或者凹凸结构，现阶段利用人工测量文物表面并计算文物的病害区域面积的方法，无法对文物表面的曲面或者凹凸结构进行计算，存在计算文物的病害区域面积时准确率低的问题，即存在文物病害区域绘图的准确性较差的问题。
发明内容
本申请的实施例在于提供一种文物病害图绘制方法、装置、存储介质及电子设备，以解决目前方法进行文物病害区域绘图的准确性较差的问题。
本申请的实施例提供了一种文物病害图绘制方法，所述文物病害图绘制方法包括：
确定文物的三维模型的病害区域；
计算所述三维模型的总面积值；
获取所述三维模型的所有像素点的总像素数目；
获取所述病害区域上的所有像素点的病害像素数目；
基于所述总面积值、所述总像素数目以及所述病害像素数目计算所述病害区域的病害面积值。
在上述实现过程中，基于文物三维模型的总面积和总像素数目以及病害区域的病害像素数目计算病害区域的面积大小，能够对人工测量计算病害区域面积时无法计算文物的曲面或者凹凸结构面积值进行确定，能够提高文物病害区域绘图的准确性。
可选地，在所述确定文物的三维模型的病害区域之前，所述方法还包括：通过三维扫描方式以及高清摄影方式得到所述三维模型。
在上述实现过程中，通过三维扫描方式以及高清摄影方式获得所述文物的三维模型，能够避免接触测量对所述文物的破坏，并且对所述文物进行保护，提高文物的完整性。
可选地，所述计算所述三维模型的总面积值，包括：
将所述三维模型的表面划分为不同的三角形；
将所有所述三角形的面积之和作为所述总面积值。
在上述实现过程中，将所述三维模型的表面划分为各个三角形，通过计算各个三角形的面积值之和计算所述三维模型的表面积即总面积值，将所述三维模型的表面划分为多个三角形，能够将曲面的三维模型的面积转化为平面面积的计算，能够减低计算所述三维模型的所述总面积值的复杂度，提高计算所述总面积值的效率。
可选地，所述将所有所述三角形的面积之和作为所述总面积值，包括：
基于海伦公式计算总面积值，所述海伦公式包括：
Figure BDA0002735799390000031
其中，
Figure BDA0002735799390000032
p表示三角形的半周长，a、b、c表示三角形的边长,S1表示总面积值。
在上述实现过程中，将所述三维模型的表面划分为多个三角形，通过计算多个三角形的面积值之和计算所述三维模型的表面积即总面积值，通过所述海伦公式能够计算任意形状的三角形的面积值，从而提高计算所述总面积值的准确性。
可选地，所述基于所述总面积值、所述总像素数目以及所述病害像素数目计算所述病害区域的病害面积值，包括：
通过病害面积计算公式计算所述病害面积值，所述病害面积计算公式包括：
Figure BDA0002735799390000033
其中，S1表示总面积值，S2表示病害面积值，P1表示总像素数目，P2表示病害像素数目。
在上述实现过程中，由于所述三维模型上的指定区域的面积值和所述指定区域的像素数目的成正比，因此采用所述病害面积计算公式能够提高计算所述病害面积值的准确性。
可选地，在所述基于所述总面积值、所述总像素数目以及所述病害像素数目计算所述病害区域的病害面积值之后，所述方法包括：
在所述病害区域标注所述病害面积值的大小以及所述病害区域对应的病害类型。
在上述实现过程中，在所述病害区域标注所述病害面积值的大小以及所述病害区域对应的病害类型能够直观的将所述病害区域的面积大小和类型标识出来，提高文物病害绘图的可读性。
本申请的实施例还提供了一种文物病害图绘制装置，包括：
病害确定模块，用于确定文物的三维模型的病害区域；
第一计算模块，用于计算所述三维模型的总面积值；
第一获取模块，用于获取所述三维模型的所有像素点的总像素数目；
第二获取模块，用于获取所述病害区域上的所有像素点的病害像素数目；
第二计算模块，用于基于所述总面积值、所述总像素数目以及所述病害像素数目计算所述病害区域的病害面积值。
在上述实现过程中，基于文物三维模型的总面积和总像素数目以及病害区域的病害像素数目计算病害区域的面积大小，能够对人工测量计算病害区域面积时无法计算文物的曲面或者凹凸结构面积进行确定，能够提高文物病害区域绘图的准确性。
可选地，所述装置还包括模型获取模块，所述模型获取模块具体用于：
通过三维扫描方式以及高清摄影方式得到所述三维模型。
在上述实现过程中，通过三维扫描方式以及高清摄影方式获得所述文物的三维模型，能够避免接触测量对所述文物的破坏，并且对所述文物进行保护，能够提高文物的完整性。
可选地，所述第一计算模块，具体用于：
将所述三维模型划分为不同的三角形；
将所有所述三角形的面积之和作为所述总面积值。
在上述实现过程中，将所述三维模型的表面划分为各个三角形，通过计算各个三角形的面积值之和计算所述三维模型的表面积即总面积值，将所述三维模型的表面划分为多个三角形，能够将曲面的三维模型的面积转化为平面面积的计算，能够减低计算所述三维模型的所述总面积值的复杂度，提高计算所述总面积值的效率。
可选地，所述第一计算模块具体用于：基于海伦公式计算总面积值，所述海伦公式包括：
Figure BDA0002735799390000051
其中，
Figure BDA0002735799390000052
p表示三角形的半周长，a、b、c表示三角形的边长,S1表示总面积值。
在上述实现过程中，将所述三维模型的表面划分为多个三角形，通过计算多个三角形的面积值之和计算所述三维模型的表面积即总面积值，通过所述海伦公式能够计算任意形状的三角形的面积值，能够提高计算所述总面积值的准确性。
可选地，所述第二计算模块具体用于：
通过病害面积计算公式计算所述病害面积值，所述病害面积计算公式包括：
Figure BDA0002735799390000053
其中,S1表示总面积值，S2表示病害面积值，P1表示总像素数目，P2表示病害像素数目。
在上述实现过程中，由于所述三维模型上的指定区域的面积值和所述指定区域的像素数目的成正比，因此采用所述病害面积计算公式能够提高计算所述病害面积值的准确性。
可选地，所述文物病害图绘制装置还包括标注模块，所述标注模块具体用于：
在所述病害区域标注所述病害面积值的大小以及所述病害区域对应的病害类型。
在上述实现过程中，在所述病害区域标注所述病害面积值的大小以及所述病害区域对应的病害类型能够直观的将所述病害区域的面积大小和类型标识出来，提高文物病害绘图的可读性。
本申请的实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器运行时，执行上述任意方法中的步骤。
本申请的实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令时，执行上述任意方法中的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
图1为本申请实施例提供的一种文物病害图绘制方法流程图。
图2为本申请的实施例提供的一种计算三维模型的总面积值的步骤流程图。
图3为本申请实施例提供的一种文物病害图绘制装置示意图。
图标：80-文物病害图绘制装置；801-病害确定模块；802-第一计算模块；803-第一获取模块；804-第二获取模块；805-第二计算模块；806-模型获取模块；807-标注模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
本申请的实施例提供了一种文物病害图绘制方法，请参看图1，图1为本申请实施例提供的一种文物病害图绘制方法流程图，所述文物病害图绘制方法包括以下步骤：
步骤S2：确定文物的三维模型的病害区域。
可以理解的是，文物修复的工作人员可以根据经验确定文物的发生病害的区域，在对得到文物的三维模型之后能够对应确定文物的三维模型上的病害区域。
步骤S3：计算三维模型的总面积值。
请参看图2，图2为本申请的实施例提供的一种计算三维模型的总面积值的步骤流程图。可选地，步骤S3包括以下分步骤：
步骤S31：将三维模型划分为不同的三角形。
步骤S32：将所有三角形的面积之和作为总面积值。
在步骤S31以及步骤S32中，可以理解的是，文物的表面一般都是曲面或者凹凸不平的不规则的表面，人工测量文物并进行估算存在误差较大的问题，将三维模型的表面划分为多个近似于平面的三角形，所有三角形的面积总和就等于文物的三维模型的表面积。将文物的三维模型的曲面面积转换为各个平面三角形的面积之和，能够避免手工测量带来的误差，提高计算三维模型的总面积值的准确性。
可选地，步骤S32包括：基于海伦公式计算总面积值，所述海伦公式包括：
Figure BDA0002735799390000081
其中，
Figure BDA0002735799390000082
p表示三角形的半周长，a、b、c表示三角形的边长,S1表示总面积值。
可以理解的是，将文物的三维模型表面划分为多个三角形，将三角形的边长分别用为a、b、c,每个三角形的面积为
Figure BDA0002735799390000083
其中p表示三角形的半周长，采用公式
Figure BDA0002735799390000091
能够对任意边长的三角形的面积进行计算，得到每个三角形的面积并求和就得到总面积值。
作为一种实施方式，本实施例还可以将文物的三维模型表面划分为多个四边形进行上述总面积之的计算，将四边形的边长分别用l1、l2、l3、l4表示，则第i个四边形的面积值为
Figure BDA0002735799390000092
p1表示四边形的半周长，即
Figure BDA0002735799390000093
所有四边形的面积值的和等于文物的三维模型的总面积值即S1＝∑Si。
可以理解的是，当文物的表面曲面的弧度比较大时，在等面积的文物的表面上，划分为三角形比四边形较为容易，因此采用将文物划分为多个三角形的方式计算总面积值，能够降低计算总面积值的难度。
当文物的表面的弧度比较小更接近平面时，将文物的三维模型的表面划分为多个四边形比将文物的三维模型的表面划分为多个三角形生成的边的数目更少，当划分文物的三维模型的表面的边的数目降低时能够计算总面积值的运算量，提高运算效率。在这种情况下，将文物的三维模型的表面划分为多个四边形计算总面积值，可以将四边形的对角戏进行连接，就可以转化为将文物的三维模型的表面划分为多个三角形计算总面积值的方式。
步骤S4：获取三维模型的所有像素点的总像素数目。
步骤S5：获取病害区域上的所有像素点的病害像素数目。
可选地，本实施例可以通过unity3D平台提供的接口获取总像素数目以及病害像素数目。对文物的三维模型上的像素进行遍历，每遍历一个像素点，像素的数目就加1，遍历完三维模型的贴图上所有的像素得到的像素数目就是总像素数目。同理，对病害区域内的像素点进行遍历，每遍历一个像素点，像素的数目就加1，遍历完病害区域内所有的像素得到的像素数目就是病害像素数目。
步骤S6：基于总面积值、总像素数目以及病害像素数目计算病害区域的病害面积值。
可选地，步骤S6包括：通过病害面积计算公式计算所述病害面积值，病害面积计算公式包括：
Figure BDA0002735799390000101
其中,S1表示总面积值，S2表示病害面积值，P1表示总像素数目，P2表示病害像素数目。
可以理解的是，将文物的三维模型的病害区域用闭合曲线包围起来，计算闭合曲线内的面积就对应病害面积值。由于像素点在文物的三维模型的表面均匀分布，并且在同一个文物的三维模型上像素点的大小是一个固定值，因此像素点的数目与文物的三维模型的面积成正比，即病害面积值与总面积值的比等于病害像素数目与总像素数目的比值，因此通过病害面积计算公式得到病害面积值提高计算病害面积值的准确性。
可选地，在步骤S2之前，所述文物病害图绘制方法还包括步骤S1：通过三维扫描方式以及高清摄影方式得到三维模型。
可以理解的是，对文物进行三维扫描主要是为了采集文物的几何信息，通过非接触方式的三维扫描测量技术获取文物空间结构的数据，避免对文物本身的损伤，扫描得到的三维模型完全来自于真实的文物实体，从而能够实现对文物的几何形状的真实还原。对文物进行高清影像采集主要是为了获取文物的纹理信息，利用相机按照一定的拍摄规则和要求获取文物的影像照片。一般情况下是先进行文物的三维扫描，再进行对文物的高清摄影。
作为一种实施方式，可以通过多图像摄影测量的方法获取文物的三维数据，可以采用三维立体相机从多角度获取文物的图像，在三维立体相机中立体处理图像的方式和人眼中对立体处理图像的方式相同，即立体偏移的方法。为了提高文物的三维模型的准确性，采用两台三维立体相机对文物进行拍摄。
可以理解的是，在得到的三维模型可以进行放大、缩小、旋转或者拖拽等操作，对文物的三维模型进行放大处理便于对在文物的三维模型进行局部体的观察研究，对文物的三维模型进行缩小处理便于对在文物的三维模型进行全局体的观察研究，对文物的三维模型进行旋转处理便于对在文物的三维模型进行多角度的观察研究，对文物的三维模型进行拖拽处理以使文物的三维模型适应匹配显示页面。
可选地，在步骤S6之后，所述文物病害图绘制方法还包括步骤S7：在病害区域标注病害面积值的大小以及病害区域对应的病害类型。
可以理解的是，文物的病害类型是基于以往对文物研究中对病害类型的总结得出的，根据不同的文物类型，病害类型也不同。古迹木架建筑的病害类型包括：风化、粉化、剥落、表层脱落、腐蚀、虫蚀、烧损、反翘等。古迹砖面的病害类型包括：白华、凹蚀、龟裂、青苔发霉等。将文物的三维模型上的病害区域与各个病害类型相比对，就能得到病害区域对应的病害类型。
可以理解的是，可以在病害区域标注对应病害的符号填充以及图例显示。
作为一种实施方式，对病害区域的周长进行计算得到病害周长。在确定了病害区域之后，获取病害区域边界上的像素点以及每个像素点的坐标值，根据点之间的距离计算公式，得到相邻两个像素点的距离，所有相邻两个像素点的距离之和就是病害周长。可以在病害区域标注病害周长。其中，距离计算公式如下：
Figure BDA0002735799390000121
其中，(x2，y2，z2)为病害区域边界上的任意一个像素点A的三维坐标值，(x1，y1，z1)为病害区域边界上的与A相邻的像素点B的三维坐标值。
可以理解的是，在对文物中的所有病害区域进行面积计算、长度计算、病害类型标注之后，得到病害绘图后导出病害绘图并以指定的格式进行保存，也可以通过截图软件对病害绘图进行截图并进行保存。
请参看图3，图3为本申请实施例提供的一种文物病害图绘制装置示意图。文物病害图绘制装置80包括：
病害确定模块801，用于确定文物的三维模型的病害区域。
第一计算模块802，用于计算三维模型的总面积值。
第一获取模块803，用于获取三维模型的所有像素点的总像素数目。
第二获取模块804，用于获取病害区域上的所有像素点的病害像素数目。
第二计算模块805，用于基于总面积值、总像素数目以及病害像素数目计算病害区域的病害面积值。
可选地，文物病害图绘制装置80还包括模型获取模块806，模型获取模块806具体用于：
通过三维扫描方式以及高清摄影方式得到三维模型。
可选地，第一计算模块802，具体用于：
将三维模型划分为不同的三角形，将所有三角形的面积之和作为总面积值。
可选地，第一计算模块802具体用于：基于海伦公式计算总面积值，海伦公式包括：
Figure BDA0002735799390000131
其中，
Figure BDA0002735799390000132
p表示三角形的半周长，a、b、c表示三角形的边长,S1表示总面积值。
可选地，第二计算模块805具体用于：
通过病害面积计算公式计算病害面积值，病害面积计算公式包括：
Figure BDA0002735799390000133
其中,S1表示总面积值，S2表示病害面积值，P1表示总像素数目，P2表示病害像素数目。
可选地，文物病害图绘制装置80还包括标注模块807，标注模块具体807用于：
在病害区域标注病害面积值的大小以及病害区域对应的病害类型。
本实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令时，执行上述任一项方法中的步骤。
本实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器运行时，执行上述任一项方法中的步骤。
可选地，所述电子设备可以是个人电脑(Personal Computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等电子设备。
综上所述，本申请的实施例提供了一种文物病害图绘制方法、装置、存储介质及电子设备，涉及文物绘图技术领域，所述文物病害图绘制方法包括：确定文物的三维模型的病害区域；计算所述三维模型的总面积值,所述总面积值为所述三维模型的总面积值；获取所述三维模型的所有像素点的总像素数目；获取所述病害区域上的所有像素点的病害像素数目；基于所述总面积值、所述总像素数目以及所述病害像素数目计算所述病害区域的病害面积值。
在上述实现过程中，基于文物三维模型的总面积和总像素数目以及病害区域的病害像素数目计算病害区域的面积大小，能够对人工测量计算病害区域面积时无法计算文物的曲面或者凹凸结构面积值进行确定，能够提高文物病害区域绘图的准确性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的框图显示了根据本申请的多个实施例的设备的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图中的每个方框、以及框图的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。因此本实施例还提供了一种可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行区块数据存储方法中任一项所述方法中的步骤。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种文物病害图绘制方法，其特征在于，所述方法包括：
确定文物的三维模型的病害区域；
计算所述三维模型的总面积值；
获取所述三维模型的所有像素点的总像素数目；
获取所述病害区域上的所有像素点的病害像素数目；
基于所述总面积值、所述总像素数目以及所述病害像素数目计算所述病害区域的病害面积值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定文物的三维模型的病害区域之前，所述方法还包括：
通过三维扫描方式以及高清摄影方式得到所述三维模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述三维模型的总面积值，包括：
将所述三维模型划分为不同的三角形；
将所有所述三角形的面积之和作为所述总面积值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所有所述三角形的面积之和作为所述总面积值，包括：
基于海伦公式计算总面积值，所述海伦公式包括：
Figure FDA0002735799380000011
其中，
Figure FDA0002735799380000012
p表示三角形的半周长，a、b、c表示三角形的边长,S1表示总面积值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述总面积值、所述总像素数目以及所述病害像素数目计算所述病害区域的病害面积值，包括：
通过病害面积计算公式计算所述病害面积值，所述病害面积计算公式包括：
Figure FDA0002735799380000021
其中,S1表示总面积值，S2表示病害面积值，P1表示总像素数目，P2表示病害像素数目。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述总面积值、所述总像素数目以及所述病害像素数目计算所述病害区域的病害面积值之后，所述方法包括：
在所述病害区域标注所述病害面积值的大小以及所述病害区域对应的病害类型。
7.一种文物病害图绘制装置，包括：
病害确定模块，用于确定文物的三维模型的病害区域；
第一计算模块，用于计算所述三维模型的总面积值，所述总面积值为所述三维模型的总面积值；
第一获取模块，用于获取所述三维模型的所有像素点的总像素数目；
第二获取模块，用于获取所述病害区域上的所有像素点的病害像素数目；
第二计算模块，用于基于所述总面积值、所述总像素数目以及所述病害像素数目计算所述病害区域的病害面积值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括模型获取模块，所述模型获取模块具体用于：
通过三维扫描方式以及高清摄影方式得到所述三维模型。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器运行时，执行权利要求1-6中任一项所述方法中的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令时，执行权利要求1-6中任一项所述方法中的步骤。
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