交互式壁画修复系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种交互式壁画修复系统，包括：场景展示装置，用于创建与壁画修复相关的多个虚拟场景，所述多个虚拟场景分别为展览场景、漫游场景、探索场景和壁画修复场景；数据处理装置，用于调度所述多个虚拟场景、处理用户在各个所述虚拟场景中的交互操作以及提供所述虚拟场景中的引导信息；修复交互装置，用于识别所述交互操作以及在所述壁画修复场景下，根据所述交互操作模拟壁画修复过程。本发明专利技术实施例以数字化的手段被处理、储存和展示，具有可重复、易获取和便于推广传播等优势。

Interactive mural restoration system

【技术实现步骤摘要】
交互式壁画修复系统
本专利技术涉及虚拟现实
，更具体地，涉及交互式壁画修复系统。
技术介绍
壁画是有形的文化遗产，具有很高的历史和艺术价值。然而很多壁画由于历史、自然和人为原因遭受了不同程度的破坏，存在疱疹、起甲、霉变、龟裂、酥碱、人为刻划、烟熏等病害。文物保护专家一直致力于通过物理和化学的手段对壁画进行实体修复。但是实体修复存在以下缺陷：首先，如果壁画的外观在修复过程中被大幅度改变，其艺术价值可能会受到损害甚至毁灭；其次，实体修复项目需要花费大量资金、时间和人力；最后，实体修复的工作通常需要较长的时间才能显现出明显的效果，且大多修复效果对普通人员来说并不直观。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的交互式壁画修复系统。第一个方面，本专利技术实施例提供一种交互式壁画修复系统，包括：场景展示装置，用于创建与壁画修复相关的多个虚拟场景，所述多个虚拟场景分别为展览场景、漫游场景、探索场景和壁画修复场景；数据处理装置，用于调度所述多个虚拟场景、处理用户在各个所述虚拟场景中的交互操作以及提供所述虚拟场景中的引导信息；修复交互装置，用于识别所述交互操作以及在所述壁画修复场景下，根据所述交互操作模拟壁画修复过程。进一步地，所述数据处理装置具体包括：场景调度模块，用于创建针对各个所述虚拟场景中的任务、将用户对所述任务的完成情况发送至用户引导模块；所述用户引导模块，用于根据用户对所述任务的完成情况引导用户进入下一个虚拟场景或者执行下一个任务；交互处理模块，用于检测用户在各个所述虚拟场景中的交互操作、模拟交互工具以及响应交互界面。进一步地，所述场景展示装置具体包括：场景构建模块，用于根据采集的数据源，利用3dsMax程序构建所述各个虚拟场景的三维模型；材质添加模块，用于在所述三维模型的外部或内部添加材质贴图和光影效果；壁画资源提供模块，用于在所述壁画修复场景下提供需要修复的壁画资源以及完好的壁画。进一步地，所述修复交互装置具体包括：操作识别模块，用于根据虚拟显示设备的手柄发射的射线以及扳机的按动方式识别交互操作；遮罩模块，用于在壁画修复场景下，根据预设的交互操作，通过遮罩材质的方式模拟擦除的效果；修复模块，用于以壁画原始图像和壁画线描图作为数据源，通过破损标注，图像分割和内容填充的步骤得到数字化修复后的结果。进一步地，所述交互处理模块，具体包括：行为检测单元，用于检测用户的操作姿态，以及当检测到用户的操作姿态正确时，产生响应的修复效果的反馈；工具模拟单元，用于以虚拟显示设备的手柄实现修复工具的定位，将用户的操作以手柄的键位设置完成映射；界面响应单元，用于在检测用户执行不同的操作后，将场景中的数字资源的状态进行相应的调整。进一步地，所述数据源包括基础数据源和建模采集得到的数据源，所述基础数据源包括洞窟整体布局图、虚拟博物馆布局图和修复工具实物图；所述建模采集得到的数据源包括真实壁画图像和与修复工具相关的纹理图片。进一步地，所述利用3dsMax程序构建所述各个虚拟场景的三维模型，具体为：对于展览场景，采用半球法构建半球形的三维模型；对于修复场景，采用盒子法构建三维模型。进一步地，所述材质添加模块具体包括：贴图单元，用于选定需要添加材质的三维模型，通过修改器中的UVW贴图选项选取贴图的方式和位置，然后根据3dsMax程序中的材质编辑器选择材质参数及纹理参数，并根据选取的贴图的方式和位置加载选择的材质参数及纹理参数；纹理烘焙单元，用于通过纹理烘焙方法在三维模型中添加光照和纹理效果、使用unity提供的聚光灯效果模拟在洞窟内使用手电筒的特效以及通过Bloom全屏泛光特效，制作不同场景切换时的转场特效。进一步地，所述材质添加模块还包括：视频加载单元，用于根据AVProVideo插件中的视频播放方法在各个虚拟场景中加载多媒体视频。本专利技术实施例提供的交互式壁画修复系统，通过创建与壁画修复相关的多个虚拟场景，通过调度多个虚拟场景、处理用户在各个所述虚拟场景中的交互操作以及提供所述虚拟场景中的引导信息，识别交互操作以及在所述壁画修复场景下，根据所述交互操作模拟壁画修复过程，能够提供直观的修复过程和结果，并且整个过程通过虚拟显示实现，以数字化的手段被处理、储存和展示，具有可重复、易获取和便于推广传播等优势。此外，还能极大地增强用户的情境式学习体验。。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为本专利技术实施例提供交互式壁画修复系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例的交互式壁画修复系统的结构示意图，如图1所示，交互式壁画修复系统包括场景展示装置101、数据处理装置102和修复交互装置103，具体地：场景展示装置101，用于创建与壁画修复相关的多个虚拟场景，所述多个虚拟场景分别为展览场景、漫游场景、探索场景和壁画修复场景。需要说明的是，本专利技术实施例的场景展示装置通过创建多个虚拟场景，为后续进行多种场景的虚拟现实体验提供基础。本专利技术实施例的展览场景是一个虚拟的博物馆，从而让用户自由探索壁画所藏的环境，可选的，本专利技术实施例的壁画为莫高窟的壁画，因此展览场景即提供了虚拟的莫高窟博物馆的环境。漫游场景是将用户从虚拟博物馆转移至一个完全模拟真实莫刚看的虚拟环境，洞窟中的墙壁和天花板上有设置有壁画，在该场景下用户可以在虚拟洞窟中欣赏精美的壁画。探索场景的目的在于引导用户了解壁画的病害情况，在探索场景中提供了一个工作台来显示所有用于交互的工具，而只有在特定状态下需要的工具才会激活并显示给用户，当用户首次进入探索模式时，作为一种可选实施例，提供文本和音频提示用户激活工作台上的放大镜工具。然后，一幅菩萨壁画出现在用户面前，语音提醒用户使用放大镜查看壁画的病害介绍(主要为发霉和褪色)，介绍内容可以包括文本和短视频。在用户浏览了两种病害情况后，通知用户修复工具已经在工作台上被解锁，位于佛像旁边的虚拟任务板也同步更新，提醒用户当前的任务进度和未完成任务情况。修复模式允许用户交互方式修复壁画，在工作台上提供了几个交互工具，让用户体验物理修复过程。这些工具包括修复用到的酒精、水、棉签、容器、毛笔和调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交互式壁画修复系统，其特征在于，包括：/n场景展示装置，用于创建与壁画修复相关的多个虚拟场景，所述多个虚拟场景分别为展览场景、漫游场景、探索场景和壁画修复场景；/n数据处理装置，用于调度所述多个虚拟场景、处理用户在各个所述虚拟场景中的交互操作以及提供所述虚拟场景中的引导信息；/n修复交互装置，用于识别所述交互操作以及在所述壁画修复场景下，根据所述交互操作模拟壁画修复过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种交互式壁画修复系统，其特征在于，包括：
场景展示装置，用于创建与壁画修复相关的多个虚拟场景，所述多个虚拟场景分别为展览场景、漫游场景、探索场景和壁画修复场景；
数据处理装置，用于调度所述多个虚拟场景、处理用户在各个所述虚拟场景中的交互操作以及提供所述虚拟场景中的引导信息；
修复交互装置，用于识别所述交互操作以及在所述壁画修复场景下，根据所述交互操作模拟壁画修复过程。


2.根据权利要求1所述的交互式壁画修复系统，其特征在于，所述数据处理装置具体包括：
场景调度模块，用于创建针对各个所述虚拟场景中的任务，将用户对所述任务的完成情况发送至用户引导模块；
所述用户引导模块，用于根据用户对所述任务的完成情况引导用户进入下一个虚拟场景或者执行下一个任务；
交互处理模块，用于检测用户在各个所述虚拟场景中的交互操作、模拟交互工具以及响应交互界面。


3.根据权利要求1所述的交互式壁画修复系统，其特征在于，所述场景展示装置具体包括：
场景构建模块，用于根据采集的数据源，利用3dsMax程序构建所述各个虚拟场景的三维模型；
材质添加模块，用于在所述三维模型的外部或内部添加材质贴图和光影效果；
壁画资源提供模块，用于在所述壁画修复场景下提供需要修复的壁画资源以及完好的壁画。


4.根据权利要求1所述的交互式壁画修复系统，其特征在于，所述修复交互装置具体包括：
操作识别模块，用于根据虚拟显示设备的手柄发射的射线以及扳机的按动方式识别交互操作；
遮罩模块，用于在壁画修复场景下，根据预设的交互操作通过遮罩材质的方式模拟擦除的效果；
修复模块，用于以壁画原始图像和壁画线描图作为数据源，通过破损标注、图像分割和内容填充的步骤得到数字化修复后的结果。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：付心仪，朱雅鑫，徐迎庆，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11