CN116450018A - 面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，包括如下步骤：获取经过人工专家标注多个文物碎片，文物碎片进行图像摄取、图像边缘轮廓识别、构建文物碎片的三维模型，配置文物碎片的坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件，当利用虚拟现实技术进行文物修复实践时，通过渲染模块选择对应的渲染场景，并将渲染场景同步至VR设备，在VR设备端通过辅助机械臂进行目标对象的控制操作；通过获取辅助机械臂移动方向和移动轨迹，加载各种配置文件至渲染模块以实现在渲染场景中的实时渲染，同时控制一个或者多个文物碎片的三维模型在渲染场景中的移动、转动以及旋转操作。

Description

面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法
技术领域
本发明涉及一种虚拟现实技术领域，具体的涉及一种面向虚拟现实应用的文物修复数据处理技术，特别涉及一种面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法。
背景技术
传统的文物修复基本上都是采用人工完成，而对于文物修复教学实践中，很难对文物修复的具体修复技术进行详细的讲解，而且文物修复实践存在一定的现实困难，因此，传统的文物修复教学只对应用的技术进行一个概括的讲解。从另一个角度讲，文物修复是一种比较专业且冷门学科，大众接受度不高，且只有参观一些具体的文物修复实验室时，才能接触一些文物修复的知识。
随着虚拟现实技术的发展，目前已经有利用虚拟现实技术来实现文物展览，比如，基于WebVR/AR+数字化文物展览，通过对文物三维模型的模拟，然后形成一个基于Web的二维码，通过扫描二维码就可以在终端上将文物高精度还原，逼真地呈现在观众眼前，还能与观众进行互动，观众可放大、缩小、旋转720°全方位近距离自行观赏。
在公开的技术文献中，比如公开号为：“CN207008541U”公开了一种VR/AR交互头盔的控制臂环，其公开了如下的技术方案：所述多个壳体3上分别对应设置表面肌电传感器，至少一个壳体上设置惯性传感器，至少一个壳体上设置处理器，所述各表面肌电传感器、惯性传感器分别与处理器电连接；所述的处理器与VR/AR交互头盔通讯连接，交互头盔获取表面肌电传感器、惯性传感器的检测信息识别手臂、手指动作变化进行实时渲染显示。在手部、手臂的运动中，小臂肌肉将会收缩和舒张。因此，可以通过检测肌肉的运动信息从而获取人体手臂和手指运动的状态，而肌肉运动会产生肌电信号，因此可以通过测量小臂EMG信号来获取手臂及手指运动的特征。VR/AR交互头盔的控制臂环的处理器为ARM处理芯片，可以完成简单多通道信号的滤波功能，在信号采集放大后用于去除随机噪声。同时在手臂运动过程中产生肌肉抖动，导致信号的高频抖动，也需要通过滤波器消除。VR/AR交互头盔包括运算处理模块，所述处理器与运算处理模块通讯连接；所述处理器将表面肌电传感器、惯性传感器的检测信息发送给运算处理模块，运算处理模块识别手臂、手指动作变化进行3D建模和实时渲染显示。所述的处理器与VR/AR交互头盔通过通讯模块进行通讯连接，处理器将表面肌电传感器、惯性传感器采集的信号通过通讯信号传输给VR/AR交互头盔，VR/AR交互头盔采用卷积神经网络技术作为算法基础，辅以降噪处理算法和特征提取算法，进行手臂、手指动作变化识别，进行3D建模和实时渲染显示。
因此，通过虚拟现实的应用，来呈现文物拼接，比如可以利用VR设备和辅助机械手臂来完成拼接动作的捕捉，以实现在虚拟世界进行文物拼接，从而能够让学生或者游客身临其境的对文物拼接技术进行详细的了解。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，包括如下步骤：
获取经过人工专家标注多个文物碎片；
将文物碎片依次放置在取景机台上，保持摄像机广角不变获取每一文物碎片的多面视图；
基于每一文物碎片的多面视图依次获取每一面视图的边缘轮廓，依据多面视图的所有边缘轮廓在三维模型软件中构建每一文物碎片的三维模型；
在三维软件中配置每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据；
将每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据分别形成坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件；
将每一文物碎片的三维模型存储到服务器设定的存储区，对应的在每一存储区下依次设定多个存储目录，并在存储目录下对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件；
设置一控制模块和渲染模块，所述控制模块被配置为具有多个控制单元，为每一控制单元配置一个逻辑控制单元，当进行渲染时，通过渲染模块选择对应的渲染场景，并将渲染场景同步至VR设备，在VR设备端通过辅助机械臂进行目标对象的控制操作；
获取辅助机械臂移动方向和移动轨迹，基于移动方向和移动轨迹来生成控制指令，基于所述控制指令对应的控制其中一个或者多个控制单元加载一个或者多个文物碎片的三维模型至渲染模块，并对应的通过一个或者多个逻辑控制单元从对应加载文物碎片的三维模型对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染模块以实现在渲染场景中的实时渲染，同时控制一个或者多个文物碎片的三维模型在渲染场景中的移动、转动以及旋转操作。
进一步地，每一文物碎片的多面视图按照如下的方法获取：
配置取景机台的定位中心，并将定位中心设置成一个用于放置文物碎片的圆形区域，标记圆形区域的边界线和中心点；
至少沿圆形区域两侧对称的设置一组夹板，夹板用于对文物碎片进行固定；
设置摄像机广角，并保持摄像机广角不变；
按照人工专家标注，获取同一个文物的多个文物碎片，并确定每一文物碎片的中心以及至少两组标记线，所述标记线以文物碎片内侧面的中心为起点，经过该面边沿以及边侧面至与该面对应的外侧面的中心结束；设定标记线的线标号以区分标记线，其中，标记线用于确定同一文物碎片的分界线；
依次将文物碎片放置在圆形区域内，并使得文物碎片的中心与标记圆形区域的中心点在同一轴线上；启用摄像机依次获取文物碎片的多面视图。
进一步地，基于每一文物碎片的多面视图依次获取每一面视图的边缘轮廓的方法如下：
获取文物碎片的多面视图；
检测多面视图中的任意一个是否为文物碎片其中一个面的全貌图；
若是，配置全貌视图的全貌基本信息和全貌编码，并对全貌视图进行边缘轮廓的识别，获取全貌视图对应的全貌边缘轮廓，并将全貌边缘轮廓关联全貌视图的全貌基本信息和全貌编码后进行存储；
若不是，识别出文物碎片部分视图中的一组标记线，并将一组标记线之间的部分视图作为标定面，获取标定面对应的标定边缘轮廓，识别出标定面中一组标记线对应的线标号，以线标号将多个标定面进行对应的组合，以使得多个相互连接的标定面组合后形成一个闭环的曲面，并调用标定面对应的标定边缘轮廓进行组合，形成曲面轮廓，配置曲面轮廓的标定基本信息和标定编码后进行存储；
其中，相同的文物碎片的全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码利用相同的规则进行配置。
进一步地，依据多面视图的所有边缘轮廓在三维模型软件中构建每一文物碎片的三维模型的方法如下：
在三维软件中建立空间坐标系；
对多面视图对应的全貌边缘轮廓和曲面轮廓进行加载；
分别调用全貌边缘轮廓和曲面轮廓对应的全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码，通过全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码以检测全貌边缘轮廓和曲面轮廓是否具有相同的编码规则，若是，则将得到的曲面轮廓和全貌边缘轮廓在空间坐标系中进行组合形成文物碎片的三维模型。
进一步地，在三维软件中配置每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据的方法如下：
将多个文物碎片对应的三维模型在三维软件中进行预拼接；
拼接好之后对应的获取每一文物碎片的三维模型在空间坐标系中的坐标数据；
按照预拼接的顺序对应的将每一文物碎片的三维模型进行编号；
在三维软件中建立一描述文档，在描述文档中写入碎片信息文字描述，形成碎片信息文字描述数据；
在三维软件中建立一规范文档，在规范文档中写入拼接操作规范，形成拼接操作规范数据。
进一步地，当进行渲染时，通过渲染模块选择对应的渲染场景；
加载渲染场景后，渲染模块对应的形成渲染初始化指令；
基于所述渲染初始化指令从服务器设定的存储区中加载每一文物碎片的三维模型以及文物碎片的三维模型对应的坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染场景并对渲染场景进行预渲染；
同时在渲染场景中依据坐标数据配置文件对每一文物碎片的三维模型进行空间坐标转化，然后在渲染场景中对每一文物碎片的三维模型进行基础关联配置，其中，在每一文物碎片的三维模型上设置多个虚拟图标，并将虚拟图标与编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件形成关联，使得当在虚拟场景中触摸或者控制点击虚拟图标时，对应的显示出文物碎片的三维模型的编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据。
进一步地，所述辅助机械臂连接所述VR设备，所述辅助机械臂的手指关节、手腕以及支关节均设置有肌电传感器，以及在手指处、手腕处以及支关节处设置有惯性传感器，其中，肌电传感器用于捕捉手臂和手指的动作信号，惯性传感器用于获取手臂以及手指运动的空间坐标数据。
在本申请中，通过虚拟现实技术的应用，将文物修复中的文物碎片进行图像摄取、图像边缘轮廓识别、构建文物碎片的三维模型，配置文物碎片的坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件，当利用虚拟现实技术进行文物修复实践时，通过渲染模块选择对应的渲染场景，并将渲染场景同步至VR设备，在VR设备端通过辅助机械臂进行目标对象的控制操作；通过获取辅助机械臂移动方向和移动轨迹，基于移动方向和移动轨迹来生成控制指令，基于所述控制指令对应的控制其中一个或者多个控制单元加载一个或者多个文物碎片的三维模型至渲染模块，并对应的通过一个或者多个逻辑控制单元从对应加载文物碎片的三维模型对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染模块以实现在渲染场景中的实时渲染，同时控制一个或者多个文物碎片的三维模型在渲染场景中的移动、转动以及旋转操作。
本申请通过利用虚拟现实技术的应用可以实现对文物修复的呈现，通过文物碎片的三维模型对应的配置文件信息，了解文物碎片的基础拼接规则、所使用的技术等，可以让学生或者游客身临其境的感知文物修复，扩展文物修复教学实践，有利于学生掌握文物修复的技术专业知识。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明中文物碎片的多面视图获取的方法流程图；
图3为本发明中基于每一文物碎片的多面视图依次获取每一面视图的边缘轮廓的方法流程图；
图4为本发明中根据多面视图的所有边缘轮廓在三维模型软件中构建每一文物碎片的三维模型的方法流程图；
图5为本发明的系统框架原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1至图4，本发明提供了一种面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，包括如下步骤：
获取经过人工专家标注多个文物碎片；
将文物碎片依次放置在取景机台上，保持摄像机广角不变获取每一文物碎片的多面视图；
基于每一文物碎片的多面视图依次获取每一面视图的边缘轮廓，依据多面视图的所有边缘轮廓在三维模型软件中构建每一文物碎片的三维模型；
在三维软件中配置每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据；
将每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据分别形成坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件；
将每一文物碎片的三维模型存储到服务器设定的存储区，对应的在每一存储区下依次设定多个存储目录，并在存储目录下对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件；
设置一控制模块和渲染模块，所述控制模块被配置为具有多个控制单元，为每一控制单元配置一个逻辑控制单元，当进行渲染时，通过渲染模块选择对应的渲染场景，并将渲染场景同步至VR设备，在VR设备端通过辅助机械臂进行目标对象的控制操作；
获取辅助机械臂移动方向和移动轨迹，基于移动方向和移动轨迹来生成控制指令，基于所述控制指令对应的控制其中一个或者多个控制单元加载一个或者多个文物碎片的三维模型至渲染模块，并对应的通过一个或者多个逻辑控制单元从对应加载文物碎片的三维模型对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染模块以实现在渲染场景中的实时渲染，同时控制一个或者多个文物碎片的三维模型在渲染场景中的移动、转动以及旋转操作。
在一些实施例中，文物碎片在提取后，经过清理，需要经验丰富的修复专家进行碎片的标注，此目的在于，是将同一破损的文物的多个碎片完全的收集，不会出现多余和缺少的情况。特别的，比如对陶器、瓷器、俑等文物碎片的拼接之前，需要对所有的碎片进行统一的标注，并确定每一碎片的基础编码。人工专家在进行标注时，不限于对碎片进行基础编码，还可以对碎片进行特定的描述，用于描述并标注碎片的部位、名称等信息，尽最大可能的对文物碎片进行详解。
基于上述描述，对于陶器、瓷器、俑等文物碎片的轮廓提取时，一般碎片包含一个内侧面、一个外侧面还有一个边侧面，对于内侧面和外侧面，无论均匀与否，都可以通过摄取对应的图像来提取轮廓，但是对于边侧面，是极其不均匀的，通过一个侧面图像是完全不能全部展现边侧面的全部轮廓。为此，本申请中，提供了文物碎片的多面视图的获取方法：
配置取景机台的定位中心，并将定位中心设置成一个用于放置文物碎片的圆形区域，标记圆形区域的边界线和中心点；
至少沿圆形区域两侧对称的设置一组夹板，夹板用于对文物碎片进行固定；
设置摄像机广角，并保持摄像机广角不变；
按照人工专家标注，获取同一个文物的多个文物碎片，并确定每一文物碎片的中心以及至少两组标记线，所述标记线以文物碎片内侧面的中心为起点，经过该面边沿以及边侧面至与该面对应的外侧面的中心结束；设定标记线的线标号以区分标记线，其中，标记线用于确定同一文物碎片的分界线；
依次将文物碎片放置在圆形区域内，并使得文物碎片的中心与标记圆形区域的中心点在同一轴线上；启用摄像机依次获取文物碎片的多面视图。
基于上述，以文物碎片中心至边侧面的每一个标志性的凸点形成一个标记线，这样的目的是，在进行边侧面部分图像摄取时，不存在被遮挡的部分，比如，对于规则的圆形，只需要两张图像就能将边侧面全部的包含，但是文物碎片不可能都是规则形状的，因此，选择标志性的凸点作为标记线的选择点。
基于上述，基于每一文物碎片的多面视图依次获取每一面视图的边缘轮廓的方法如下：
获取文物碎片的多面视图；
检测多面视图中的任意一个是否为文物碎片其中一个面的全貌图；
若是，配置全貌视图的全貌基本信息和全貌编码，并对全貌视图进行边缘轮廓的识别，获取全貌视图对应的全貌边缘轮廓，并将全貌边缘轮廓关联全貌视图的全貌基本信息和全貌编码后进行存储；
若不是，识别出文物碎片部分视图中的一组标记线，并将一组标记线之间的部分视图作为标定面，获取标定面对应的标定边缘轮廓，识别出标定面中一组标记线对应的线标号，以线标号将多个标定面进行对应的组合，以使得多个相互连接的标定面组合后形成一个闭环的曲面，并调用标定面对应的标定边缘轮廓进行组合，形成曲面轮廓，配置曲面轮廓的标定基本信息和标定编码后进行存储；
其中，相同的文物碎片的全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码利用相同的规则进行配置。
基于上述，文物碎片的侧面轮廓需要至少两个以上的部分轮廓进行组合得到，上述在文物碎片的标记时，选择文物碎片的边侧具有标志性的凸点为选择点，以文物碎片的中心为起点，经过选择点至另一面的中心为终点来设置标记线，因此，内侧面和外侧面的标记线重合，在边侧面，两个标记线之间就构成了一个取景面，以取景面获取的视图作为一个部分视图，一个文物碎片的边侧面的有几个部分视图，可以按照标记线的数量来确定，因此，在上述进行编码时，利用相同规则进行编码有利于快速的将关联的部分视图进行提取。
基于上述，依据多面视图的所有边缘轮廓在三维模型软件中构建每一文物碎片的三维模型的方法如下：
在三维软件中建立空间坐标系；
对多面视图对应的全貌边缘轮廓和曲面轮廓进行加载；
分别调用全貌边缘轮廓和曲面轮廓对应的全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码，通过全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码以检测全貌边缘轮廓和曲面轮廓是否具有相同的编码规则，若是，则将得到的曲面轮廓和全貌边缘轮廓在空间坐标系中进行组合形成文物碎片的三维模型。
基于上述，在三维软件中配置每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据的方法如下：
将多个文物碎片对应的三维模型在三维软件中进行预拼接；
拼接好之后对应的获取每一文物碎片的三维模型在空间坐标系中的坐标数据；
按照预拼接的顺序对应的将每一文物碎片的三维模型进行编号；
在三维软件中建立一描述文档，在描述文档中写入碎片信息文字描述，形成碎片信息文字描述数据；
在三维软件中建立一规范文档，在规范文档中写入拼接操作规范，形成拼接操作规范数据。
基于上述，当进行渲染时，通过渲染模块选择对应的渲染场景；
加载渲染场景后，渲染模块对应的形成渲染初始化指令；
基于所述渲染初始化指令从服务器设定的存储区中加载每一文物碎片的三维模型以及文物碎片的三维模型对应的坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染场景并对渲染场景进行预渲染；
同时在渲染场景中依据坐标数据配置文件对每一文物碎片的三维模型进行空间坐标转化，然后在渲染场景中对每一文物碎片的三维模型进行基础关联配置，其中，在每一文物碎片的三维模型上设置多个虚拟图标，并将虚拟图标与编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件形成关联，使得当在虚拟场景中触摸或者控制点击虚拟图标时，对应的显示出文物碎片的三维模型的编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据。
基于上述，所述辅助机械臂连接所述VR设备，所述辅助机械臂的手指关节、手腕以及支关节均设置有肌电传感器，以及在手指处、手腕处以及支关节处设置有惯性传感器，其中，肌电传感器用于捕捉手臂和手指的动作信号，惯性传感器用于获取手臂以及手指运动的空间坐标数据。
本申请的原理为：本申请通过虚拟现实技术的应用，将文物修复中的文物碎片进行图像摄取、图像边缘轮廓识别、构建文物碎片的三维模型，配置文物碎片的坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件，当利用虚拟现实技术进行文物修复实践时，通过渲染模块选择对应的渲染场景，并将渲染场景同步至VR设备，在VR设备端通过辅助机械臂进行目标对象的控制操作；通过获取辅助机械臂移动方向和移动轨迹，基于移动方向和移动轨迹来生成控制指令，基于所述控制指令对应的控制其中一个或者多个控制单元加载一个或者多个文物碎片的三维模型至渲染模块，并对应的通过一个或者多个逻辑控制单元从对应加载文物碎片的三维模型对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染模块以实现在渲染场景中的实时渲染，同时控制一个或者多个文物碎片的三维模型在渲染场景中的移动、转动以及旋转操作。本申请通过利用虚拟现实技术的应用可以实现对文物修复的呈现，通过文物碎片的三维模型对应的配置文件信息，了解文物碎片的基础拼接规则、所使用的技术等，可以让学生或者游客身临其境的感知文物修复，扩展文物修复教学实践，有利于学生掌握文物修复的技术专业知识。
实施例2：
参照图5，本发明还提供了一种面向虚拟现实应用的文物修复数据处理系统，包括：图像获取部，包括取景机台以及设置在取景机台上部的摄像机，在取景机台的中间部设置有定位中心，并将定位中心设置成一个用于放置文物碎片的圆形区域，标记圆形区域的边界线和中心点，沿圆形区域两侧对称的设置一组夹板，夹板用于对文物碎片进行固定，设置摄像机广角，并保持摄像机广角不变，将文物碎片依次放置在取景机台的圆形区域内，并使得文物碎片的中心与标记圆形区域的中心点在同一轴线上，启用摄像机依次获取文物碎片的多面视图；
三维模型构建部，用于基于每一文物碎片的多面视图依次获取每一面视图的边缘轮廓，依据多面视图的所有边缘轮廓在三维模型软件中构建每一文物碎片的三维模型；
配置文件构建部，用于在三维软件中配置每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据，将每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据分别形成坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件；
存储部，用于将每一文物碎片的三维模型存储到服务器设定的存储区，对应的在每一存储区下依次设定多个存储目录，并在存储目录下对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件；
渲染模块，用于连接存储部以及VR设备，用于基于VR设备的基础操作来对应的选择渲染场景，加载渲染场景后，渲染模块对应的形成渲染初始化指令，基于所述渲染初始化指令从存储部加载每一文物碎片的三维模型以及文物碎片的三维模型对应的坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染场景并对渲染场景进行预渲染，同时在渲染场景中依据坐标数据配置文件对每一文物碎片的三维模型进行空间坐标转化，然后在渲染场景中对每一文物碎片的三维模型进行基础关联配置，其中，在每一文物碎片的三维模型上设置多个虚拟图标，并将虚拟图标与编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件形成关联，使得当在虚拟场景中触摸或者控制点击虚拟图标时，对应的显示出文物碎片的三维模型的编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据；
控制模块，所述控制模块被配置为具有多个控制单元，为每一控制单元配置一个逻辑控制单元，当进行渲染时，通过渲染模块选择对应的渲染场景，并将渲染场景同步至VR设备，在VR设备端通过辅助机械臂进行目标对象的控制操作，获取辅助机械臂移动方向和移动轨迹，基于移动方向和移动轨迹来生成控制指令，基于所述控制指令对应的控制其中一个或者多个控制单元加载一个或者多个文物碎片的三维模型至渲染模块，并对应的通过一个或者多个逻辑控制单元从对应加载文物碎片的三维模型对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染模块以实现在渲染场景中的实时渲染，同时控制一个或者多个文物碎片的三维模型在渲染场景中的移动、转动以及旋转操作。
进一步地，所述三维模型构建部包括：
检测模块，用于获取同一文物碎片的多面视图，检测多面视图中的任意一个是否为文物碎片其中一个面的全貌图；
轮廓获取模块，基于检测模块的检测结果来判定轮廓获取模式，若检测结果是文物碎片其中一个面的全貌图，则采用第一模式来获取图像轮廓，反之，则利用第二模式来获取图像轮廓；在第一模式下，获取文物碎片的全貌视图，配置全貌视图的全貌基本信息和全貌编码，并对全貌视图进行边缘轮廓的识别，获取全貌视图对应的全貌边缘轮廓，并将全貌边缘轮廓关联全貌视图的全貌基本信息和全貌编码后进行存储；在第二模式下，获取文物碎片的部分视图，识别出文物碎片部分视图中的一组标记线，并将一组标记线之间的部分视图作为标定面，获取标定面对应的标定边缘轮廓，识别出标定面中一组标记线对应的线标号，以线标号将多个标定面进行对应的组合，以使得多个相互连接的标定面组合后形成一个闭环的曲面，并调用标定面对应的标定边缘轮廓进行组合，形成曲面轮廓，配置曲面轮廓的标定基本信息和标定编码后进行存储；其中，相同的文物碎片的全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码利用相同的规则进行配置；
组合模块，用于在三维软件中建立空间坐标系，对多面视图对应的全貌边缘轮廓和曲面轮廓进行加载；分别调用全貌边缘轮廓和曲面轮廓对应的全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码，通过全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码以检测全貌边缘轮廓和曲面轮廓是否具有相同的编码规则，若是，则将得到的曲面轮廓和全貌边缘轮廓在空间坐标系中进行组合形成文物碎片的三维模型。
进一步地，配置文件构建部包括：
预拼接模块，用于将多个文物碎片对应的三维模型在三维软件中进行预拼接，形成文物的拼接三维图；
坐标数据配置单元，用于在拼接三维图下对应的获取每一文物碎片的三维模型在空间坐标系中的坐标数据，形成坐标数据配置文件；
编号配置单元，用于按照预拼接的顺序对应的将每一文物碎片的三维模型进行编号，形成编号配置文件；
碎片信息文字描述数据配置单元，用于在三维软件中建立一描述文档，在描述文档中写入碎片信息文字描述，形成碎片信息文字描述数据配置文件；
拼接操作规范数据配置单元，用于在三维软件中建立一规范文档，在规范文档中写入拼接操作规范，形成拼接操作规范数据配置文件。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取经过人工专家标注多个文物碎片；
将文物碎片依次放置在取景机台上，保持摄像机广角不变获取每一文物碎片的多面视图；
基于每一文物碎片的多面视图依次获取每一面视图的边缘轮廓，依据多面视图的所有边缘轮廓在三维模型软件中构建每一文物碎片的三维模型；
在三维软件中配置每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据；
将每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据分别形成坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件；
将每一文物碎片的三维模型存储到服务器设定的存储区，对应的在每一存储区下依次设定多个存储目录，并在存储目录下对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件；
设置一控制模块和渲染模块，所述控制模块被配置为具有多个控制单元，为每一控制单元配置一个逻辑控制单元，当进行渲染时，通过渲染模块选择对应的渲染场景，并将渲染场景同步至VR设备，在VR设备端通过辅助机械臂进行目标对象的控制操作；
获取辅助机械臂移动方向和移动轨迹，基于移动方向和移动轨迹来生成控制指令，基于所述控制指令对应的控制其中一个或者多个控制单元加载一个或者多个文物碎片的三维模型至渲染模块，并对应的通过一个或者多个逻辑控制单元从对应加载文物碎片的三维模型对应的存储坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染模块以实现在渲染场景中的实时渲染，同时控制一个或者多个文物碎片的三维模型在渲染场景中的移动、转动以及旋转操作。
2.根据权利要求1所述的面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，其特征在于，每一文物碎片的多面视图按照如下的方法获取：
配置取景机台的定位中心，并将定位中心设置成一个用于放置文物碎片的圆形区域，标记圆形区域的边界线和中心点；
至少沿圆形区域两侧对称的设置一组夹板，夹板用于对文物碎片进行固定；
设置摄像机广角，并保持摄像机广角不变；
按照人工专家标注，获取同一个文物的多个文物碎片，并确定每一文物碎片的中心以及至少两组标记线，所述标记线以文物碎片内侧面的中心为起点，经过该面边沿以及边侧面至与该面对应的外侧面的中心结束；设定标记线的线标号以区分标记线，其中，标记线用于确定同一文物碎片的分界线；
依次将文物碎片放置在圆形区域内，并使得文物碎片的中心与标记圆形区域的中心点在同一轴线上；启用摄像机依次获取文物碎片的多面视图。
3.根据权利要求1所述的面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，其特征在于，基于每一文物碎片的多面视图依次获取每一面视图的边缘轮廓的方法如下：
获取文物碎片的多面视图；
检测多面视图中的任意一个是否为文物碎片其中一个面的全貌图；
若是，配置全貌视图的全貌基本信息和全貌编码，并对全貌视图进行边缘轮廓的识别，获取全貌视图对应的全貌边缘轮廓，并将全貌边缘轮廓关联全貌视图的全貌基本信息和全貌编码后进行存储；
若不是，识别出文物碎片部分视图中的一组标记线，并将一组标记线之间的部分视图作为标定面，获取标定面对应的标定边缘轮廓，识别出标定面中一组标记线对应的线标号，以线标号将多个标定面进行对应的组合，以使得多个相互连接的标定面组合后形成一个闭环的曲面，并调用标定面对应的标定边缘轮廓进行组合，形成曲面轮廓，配置曲面轮廓的标定基本信息和标定编码后进行存储；
其中，相同的文物碎片的全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码利用相同的规则进行配置。
4.根据权利要求1所述的面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，其特征在于，依据多面视图的所有边缘轮廓在三维模型软件中构建每一文物碎片的三维模型的方法如下：
在三维软件中建立空间坐标系；
对多面视图对应的全貌边缘轮廓和曲面轮廓进行加载；
分别调用全貌边缘轮廓和曲面轮廓对应的全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码，通过全貌基本信息和全貌编码以及标定基本信息和标定编码以检测全貌边缘轮廓和曲面轮廓是否具有相同的编码规则，若是，则将得到的曲面轮廓和全貌边缘轮廓在空间坐标系中进行组合形成文物碎片的三维模型。
5.根据权利要求1所述的面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，其特征在于，在三维软件中配置每一文物碎片的三维模型的坐标数据、编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据的方法如下：
将多个文物碎片对应的三维模型在三维软件中进行预拼接；
拼接好之后对应的获取每一文物碎片的三维模型在空间坐标系中的坐标数据；
按照预拼接的顺序对应的将每一文物碎片的三维模型进行编号；
在三维软件中建立一描述文档，在描述文档中写入碎片信息文字描述，形成碎片信息文字描述数据；
在三维软件中建立一规范文档，在规范文档中写入拼接操作规范，形成拼接操作规范数据。
6.根据权利要求1所述的面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，其特征在于，当进行渲染时，通过渲染模块选择对应的渲染场景；
加载渲染场景后，渲染模块对应的形成渲染初始化指令；
基于所述渲染初始化指令从服务器设定的存储区中加载每一文物碎片的三维模型以及文物碎片的三维模型对应的坐标数据配置文件、编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件至渲染场景并对渲染场景进行预渲染；
同时在渲染场景中依据坐标数据配置文件对每一文物碎片的三维模型进行空间坐标转化，然后在渲染场景中对每一文物碎片的三维模型进行基础关联配置，其中，在每一文物碎片的三维模型上设置多个虚拟图标，并将虚拟图标与编号配置文件、碎片信息文字描述数据配置文件以及拼接操作规范数据配置文件形成关联，使得当在虚拟场景中触摸或者控制点击虚拟图标时，对应的显示出文物碎片的三维模型的编号、碎片信息文字描述数据以及拼接操作规范数据。
7.根据权利要求1所述的面向虚拟现实应用的文物修复数据处理方法，其特征在于，所述辅助机械臂连接所述VR设备，所述辅助机械臂的手指关节、手腕以及支关节均设置有肌电传感器，以及在手指处、手腕处以及支关节处设置有惯性传感器，其中，肌电传感器用于捕捉手臂和手指的动作信号，惯性传感器用于获取手臂以及手指运动的空间坐标数据。
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