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西北大学学报(自然科学版)2025年第01期:基于邻域点集稠密度的古陶瓷碎片轮廓线提取算法

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王莹;刘鹏欢;陈雅鑫;王旭粲;李巍;周强;罗宏杰;

单位:陕西科技大学材料科学与工程学院(文物保护材料与技术学院);陕西科技大学地下文物保护材料与技术教育部重点实验室;陕西科技大学电气与控制工程学院;上海大学硅酸盐质文物保护教育部重点实验室;

摘要:古陶瓷碎片轮廓线特征作为文物数字化修复的主要依据之一,能够直接影响文物原真性复原的质量和效率。针对古陶瓷碎片胎体较薄、形状不规则且点云数据量大而导致轮廓线提取的精度低、耗时长等问题,提出了一种基于邻域点集稠密度的古陶瓷碎片轮廓线提取算法。首先,采用有向包围盒(OBB)中心平面平行切平面方式,将碎片进行切片处理,实现对点云的分层处理和数据简化;其次,根据轮廓点和非轮廓点处邻域点集稠密度不同这个规律,将邻域点集稠密度特征与随机采样一致性(RANSAC)算法相结合,实现对碎片轮廓线的精确和快速提取;最后,构造空间分类平面,并依据空间位置的约束关系,实现对碎片断裂面和非断裂面轮廓线的分类。实验结果表明,在百万级数据规模的古陶瓷碎片轮廓线提取方面,算法运行时间可控制在15~25 s,并且轮廓线提取的准确性可达78.3%,具有较高的准确性和完整性,能够为古陶瓷文物数字化修复提供技术依据。

关键词:古陶瓷碎片轮廓线;;点云切片;;邻域点集稠密度;;随机采样一致性算法

基金资助:国家自然科学基金(201012279);; 硅酸盐质文物保护教育部重点实验室(上海大学)开放课题(SCRC2024KF04TS);; 陕西省地下文物保护利用协同创新中心项目(22JY008)