三维激光扫描技术在古岩画保护中的应用

论文摘要

三维激光扫描技术是国际上近年来发展的一项高新技术,利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,为科学准确建立数据模型提供了一种全新的技术手段。本文利用三维激光扫描技术,实现了将军崖岩画的数字化保护工作;本文的主要内容如下:利用三维激光扫描仪采集将军崖岩画的三维几何信息,现场操作中仪器的选定,扫描站点设计准则,全方位高质量采集数据。利用cyclone和geomagic软件,给出了点云数据处理的方法,实现了对古岩画的数据缩减、多站数据拼接、三位几何建模和三维模型修补等工作。利用同轴贴图系统,实现了三维模型的纹理映射。利用点云数据和三维模型建立了将军崖岩画的数字档案,为修复与保护提供准确的第一手资料,并且为古岩画研究提供重要参考依据。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1. 绪论
• 1.1 研究现状
• 1.1.1 三维激光扫描技术发展
• 1.1.2 国内外主要三维激光扫描仪分类
• 1.1.3 三维激光扫描系统在古文物保护中的应用案例
• 1.1.4 选题背景和意义
• 1.2 三维激光扫描技术的基本概念和原理
• 1.2.1 基于脉冲飞行时间测距
• 1.2.2 基于相位差测距
• 1.2.3 基于激光三角形的原理
• 1.3 三维激光扫描数据基本处理流程
• 2. 点云数据预处理的理论研究
• 2.1 点云数据配准
• 2.1.1 点云数据配准原理
• 2.1.2 配准的方法
• 2.1.3 直接配准法
• 2.1.4 几何中心标识法
• 2.1.5 多站点云数据的整体配准
• 2.2 点云数据优化
• 2.2.1 剔除冗余数据
• 2.2.2 噪声去除
• 2.2.3 数据缩减
• 3. 岩画的数据获取与预处理
• 3.1 将军崖岩画的数据获取
• 3.1.1 仪器的选择与站点的布置
• 3.1.2 将军崖岩画扫描的具体步骤
• 3.1.3 岩画扫描过程中需要注意的关键问题
• 3.1.4 岩画测量的精度分析
• 3.2 基于Cyclone 的岩画数据预处理
• 3.2.1 基于Cyclone 的岩画数据配准
• 3.2.2 基于Cyclone 的点云配准精度分析
• 4. 岩画的三维模型重构和纹理映射
• 4.1 基于Geomagic Studio 的三维模型重构
• 4.1.1 滤除噪声
• 4.1.2 数据精简
• 4.2 封装阶段
• 4.3 “禾苗”部分岩画模型的处理
• 4.3.1 缺损区域的修补填充
• 4.3.2 岩画模型表面的平滑处理
• 4.3.3 精度分析
• 4.4 石头模型的处理
• 4.4.1 多边形阶段
• 4.4.2 曲面阶段
• 4.4.3 CAD 阶段
• 4.5 将军崖岩画模型分布
• 结论
• 参考文献
• 附录 使用全站仪
• 作者简历
• 学位论文数据集