一种基于断裂面信息的兵马俑碎块拼接方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于断裂面信息的兵马俑碎块拼接方法及系统，将兵马俑拼接数据集分为测试集和训练集；使用训练集对点云配准网络进行迁移训练，得到参数调整后的兵马俑拼接网络模型；选择最小的距离误差所对应的配准方向作为最优选择，实现对主成分分析方法的优化；使用测试集对优化后主成分分析方法进行测试，得到兵马俑拼接网络模型的粗略拼接结果；将粗略拼接结果输入参数调整后的兵马俑拼接网络中，得到细致拼接结果，实现兵马俑碎块拼接；制作兵马俑数据集用于实现深度神经网络迁移训练和测试，优化传统的主成分分析方法，采取由粗到细的分布拼接策略，本方法拼接成功率和准确率更高，运算开销更低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于断裂面信息的兵马俑碎块拼接方法及系统
本专利技术属于虚拟修复
，具体涉及一种基于断裂面信息的兵马俑碎块拼接方法及系统。
技术介绍
作为秦始皇的殉葬品，兵马俑距今已有2000多年的历史，因此很多个体断裂成了碎块。为了节省人力物力，避免重复劳动和可能带来的二次损坏，利用计算机技术进行虚拟拼接和修复是一个成熟的思路。不同于标准数据集，兵马俑的断裂具有不规律性，碎块之间的形状差距较大，因此在拼接实施过程中，套用现有三维物体拼接方法得到的拼接结果不够精确。迭代最近点(IterativeClosestPoint，ICP)方法以两个物体间的距离作为优化目标，以迭代的方式逐渐更新点之间的对应关系和物体的空间位置，在迭代和搜索对应点过程中有较大的计算开销，且容易陷入局部最优化解；正态分布变换(NormalDistributionTransform，NDT)方法将三维点云表示为栅格化的正态分布，通过正太分布的匹配来确定匹配点集，此方法对参数较为敏感，成功率不高；主成分分析(PrincipalComponentsAnalysis，PCA)方法将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于断裂面信息的兵马俑碎块拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、收集兵马俑碎块数据得到兵马俑拼接数据集，将兵马俑拼接数据集分为测试集和训练集；/nS2、采用ModelNet40数据集对点云配准网络进行预训练，保存网络参数；/nS3、加载步骤S2保存的网络参数，使用步骤S1得到的训练集对步骤S2中的点云配准网络进行迁移训练，得到参数调整后的兵马俑拼接网络模型；/nS4、选择最小的距离误差所对应的配准方向作为最优选择，实现对主成分分析方法的优化；/nS5、使用步骤S1得到的测试集对步骤S4优化后主成分分析方法进行测试，得到兵马俑拼接网络模型的粗略拼接结果；/nS6、将步骤S5粗略拼...

【技术特征摘要】
1.一种基于断裂面信息的兵马俑碎块拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、收集兵马俑碎块数据得到兵马俑拼接数据集，将兵马俑拼接数据集分为测试集和训练集；
S2、采用ModelNet40数据集对点云配准网络进行预训练，保存网络参数；
S3、加载步骤S2保存的网络参数，使用步骤S1得到的训练集对步骤S2中的点云配准网络进行迁移训练，得到参数调整后的兵马俑拼接网络模型；
S4、选择最小的距离误差所对应的配准方向作为最优选择，实现对主成分分析方法的优化；
S5、使用步骤S1得到的测试集对步骤S4优化后主成分分析方法进行测试，得到兵马俑拼接网络模型的粗略拼接结果；
S6、将步骤S5粗略拼接结果输入步骤S3参数调整后的兵马俑拼接网络中，得到细致拼接结果，实现兵马俑碎块拼接。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，通过手持三维扫描仪对兵马俑碎块进行扫描，处理得到纯净的兵马俑碎块，通过Geomagicstudio软件对兵马俑碎块进行断裂面提取，得到匹配的断裂面，形成兵马俑拼接数据集，兵马俑拼接数据集中训练集和测试集比例为4:1。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体为：配置深度学习环境，搭建点云配准网络架构，下载ModelNet40数据集进行训练，在点云配准网络收敛时停止训练，并保存最佳的预训练网络参数。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3具体为：加载步骤S2结果中的最佳预训练网络参数，将ModelNet40数据替换为步骤S1中的训练集，继续训练，待网络收敛时，停止训练并保存调整后的参数。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4具体为：
向优化后的主成分分析方法输入步骤S1中的测试集，调用pca()函数得到断裂面的三个主方向；实现配准方向并统计距离误差，选择最小的距离误差D所对应的配准方向作为最优选择。

【专利技术属性】
技术研发人员：耿国华，姚文敏，周明全，曹欣，吉晓瑶，刘景怡，刘喆，张军，褚彤，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61