[发明专利]一种文物虚拟修复方法和修复系统

摘要

本发明公开了一种文物虚拟修复系统。本发明的目的是提供一种文物虚拟修复系统，包括VR眼镜和投影仪，其特征在于：所述VR眼镜呈现虚拟修复工作台，运用虚拟现实进行对象展示、交互操作、三维立体、交互维度等操作，在虚拟空间进行文物修复动画视图的模拟操作，而所述投影仪则投影显示操作人员的实时操作画面。本发明在修复文物之前，采用本系统进行模拟操作得到最佳方案，避免了因为在有些技术手段没有达到的情况下，对文物的修复有可能造成的二次伤害，而在提升修复系统培训的真实感与临场感的同时，缩短修复系统培训周期，降低修复系统培训成本，从而实现真正的修复系统专业培训。

主权项

1.一种文物虚拟修复方法，其特征在于：1）利用三维激光扫描仪和摄影机扫描文物并存档，对采集的文物图像进行图像预处理，对影响图像特征的噪点和反光区域进行优化处理，通过数字化处理确保图像表面平滑度与边缘锐化增强；对文物表面的纹理和色彩特征的采集分析，提取文物的色彩特征，对分析完成的文物的图像纹理特征进行提取，其中，图像纹理特征包括三维数据、表面纹理、色彩特征和文物图像；2）通过三维扫描的所述三维数据、表面纹理、色彩特征和文物图像构建文物的三维模型，并运用计算机在所述三维模型上叠加虚拟现实或增强现实建模的操作指导信息；3）操作人员在所述三维模型上进行虚拟修复操作，同时，投影仪投影显示操作人员的实时操作画面；4）通过TOF传感器获取操作人员实时操作动作，并通过计算机与所述操作指导信息进行对比；5）判断操作人员的操作动作正确与否，并及时给出纠正指示；通过三维扫描的所述三维数据、表面数据和文物图像构建文物的三维模型，包括：采用CAD三维建模软件和三维扫描逆向工程方法，重建虚拟修复环境、虚拟场景和虚拟文物数据生成三维可视化模型，采用三维变形体虚拟仿真技术、三维透视结构虚拟运动仿真方法、三维柔性变形力学模拟方法，使得模型能进行任意方位的旋转和清晰地显示出各个方位的结构；在三维建模过程中将面数降低，以便完成对文物表面的纹理和色彩赋予材质和贴图；采用三维激光扫描仪扫描文物时，综合利用不同类型的三维激光扫描系统，用毫米级的三维扫描仪进行整体控制，用亚毫米级的三维扫描仪进行局部数据采集，结合近景摄影测量，实现文物表面信息的全部留取；所述运用计算机在所述三维模型上叠加虚拟现实或增强现实建模的操作指导信息，包括：根据文物上待修复部件或色彩模块的实际三维模型数据、纹理和色彩特征，应用Unity3d虚拟现实开发包构建所述三维模型的虚拟影像；应用Javascript开发语言由指导人员制定与实际三维模型数据、纹理和色彩特征对应的至少一个修复方案，各待修复部件、纹理和色彩特征分别对应至少一个修复方案，实现各功能训练模块的交互式三维虚拟仿真效果，实现对文物修复工作的高度还原。