一种附着于变形基底的平面作品或制品的图像数据采集制造技术

本发明专利技术公开了一种附着于变形基底的平面作品或制品的图像数据采集的方法和设备，包括：以不改变基底物质状态且不伤害基底材质的手段最大程度地展开平面作品或制品并予固定；获取所述因基底材料变形而实际呈立体状态的平面作品或制品的高还原度的数字化三维模型；将所述因基底材料变形而实际呈立体状态的平面作品或制品的高还原度的数字化三维模型展平；将展平后处于绝对二维空间的所述平面作品或制品的图像及尺寸信息存储起来以备后用。本发明专利技术从根本上克服了单纯依赖照相机或二维扫描设备在图像数据采集时难以避免的信息失真问题，从而为平面作品或制品的数字化保护、研究、观赏及收藏提供了有力保障。观赏及收藏提供了有力保障。观赏及收藏提供了有力保障。

【技术实现步骤摘要】
一种附着于变形基底的平面作品或制品的图像数据采集


[0001]本专利技术属于平面作品或制品的数字化信息采集和保护的
，具体涉及一种将因基底材料变形而实际处于立体状态的平面作品或制品进行非实体的、数字化展平，使之处于一个绝对的二维空间的表现状态，亦即平面作品或制品在创作或制作阶段的原始表现状态，并运用大数据和计算机视觉技术进行保护和展示。

技术介绍

[0002]数字技术的发展，为平面作品或制品的数字化信息采集和保护带来了新的春天。随着高精度的数字照相、高精度平面扫描、大数据技术以及图像比对技术的日益成熟，服务于平面作品或制品的采集、保护、研究、欣赏和展示有了很大的便利和保障。
[0003]但是，平面作品或制品，无论其是描绘还是书写、印刷还是渲染，都需依附于具体的基底材料，如纸张、丝绸、铁片和玻璃等等，而任何基底材料，或因热胀冷缩、或因揉、按、折、团，很容易造成一定程度的变形，如卷曲、鼓包、褶皱及破裂等，从而失去了在平面作品或制品的创作或生产阶段所呈现的平面属性，即从纯粹的二维空间状态变化成为三维空间状态。不可避免地，依附于这些基底材料之上的平面作品或制品也随之在实际意义上变成为一件立体物品。
[0004]如果不把因为基底材料变形而出现卷曲、鼓包、褶皱或破裂的平面作品或制品展平，单纯地采用拍照或平面扫描的方法无法真实记录平面作品或制品在创作或制作阶段的真实面貌，即在一个绝对二维空间状态下的图案、色彩和文字等的表现，其直接的后果是，用以保护、研究、欣赏和展示的图像信息不真实、不可靠。而且，如果博物馆对于平面藏品的修复和研究建立在错误的数据信息之上，其所获得的修复或研究成果也将随之变得毫无价值。
[0005]长期以来，平面作品或制品的欣赏和研究都依赖于实物本身，而非数字化图像，因此，平面作品或制品因为基底材料的变形而实际上成为了立体的存在并不是一种困扰。
[0006]遗憾的是，尽管已经进入数字化时代，当前人们对于平面作品或制品因为基底材料的变形而实际上成为了立体的存在这一现象尚未引起足够重视，最多是在拍摄或扫描过程中进行一些不破坏平面作品或制品的固定，或用大的玻璃覆盖在业已变形的平面作品或制品之上，以期获得展平效果。但是，这并不是一个有效的办法，因为玻璃能够产生反光、折射，在拍摄和扫描过程中会折损对平面作品或制品高质量的还原效果，甚至因为玻璃的重量，反而会压迫某些基底材料如松软的纺织品等，使之产生新的变形。而且，有些形变，如纸张的褶皱、鼓包，或者是金属片的凹进凸出，一般都难以恢复，无法用一张玻璃片来展平。
[0007]本专利技术的出发点，就是希望在不改变、不破坏平面作品或制品的物质状态和材质的前提下探索一条能够实现平面作品或制品彻底展平的新路。既然平面作品或制品因为基底材料的变形而实际上成为了立体的存在，本专利技术人认为就不必要强行将它物理展平。本专利技术人可以借助当今已经非常成熟的三维扫描技术和设备，以及能够服务于博物馆研究需要的三维模型+拍照并纹理融合技术首先获取一个能够真实还原平面作品或制品现状的高
精度的、数字化的彩色三维模型，然后通过本专利技术人掌握的计算机几何技术、深度学习技术和三维曲面展平技术以及自行研发的软件重建、还原平面作品或制品在创作或制作阶段的真实面貌，从而为真实采集平面作品或制品的图像数据提供可靠的保障。

技术实现思路

[0008]为从根本上解决单纯依赖照相或二维扫描技术进行图像数据采集所无法避免的信息失真的问题，本专利技术提供了一种对因基底材料变形而实际上呈现立体状态的平面作品或制品的非实体的、数字化的数据采集方法，满足了在不破坏或不改变作品或制品材质状态的前提下按作品或制品在创作或制作阶段的原始状态来采集图像数据的要求。
[0009]整体步骤包括：
[0010]以不改变基底物质状态且不伤害基底材质的手段最大程度地展开平面作品或制品并且予以固定；
[0011]用三维彩色扫描或三维扫描+拍照并纹理融合的方式获取因基底材料变形而实际处于立体状态的平面作品或制品的全彩的高还原度的数字化三维模型；
[0012]用三维曲面展平软件或其他相关软件将因基底材料变形而实际处于立体状态的平面作品或制品的全彩的高还原度的数字化三维模型展平，使之处于一个绝对的二维空间的表现状态，亦即平面作品或制品创作或制作阶段的原始表现状态；
[0013]若因基底变形而造成对原始图案的永久覆盖、扭曲或形变，可以根据基底材料的特征、图案创作或设计的逻辑和其他相关信息对其进行合理的校正，使之更为接近平面作品或制品在创作和制作阶段的原始表现。其中需要应用的技术包括：
[0014]①
计算所述彩色三维扫描获得的离散曲面各处的高斯曲率。针对对应高斯曲率为0的区域，将其展开到一个绝对的二维空间，其方法包括：
[0015]直纹面分片逼近法；
[0016]正映射/等面积法；
[0017]引导线/条法；
[0018]基于离散曲面中三角形的展开；
[0019]基于离散曲面中顶点的展开。
[0020]②
若所述彩色三维扫描存在高斯曲率不为0的区域，包括在平面作品或制品存储过程中产生的拉伸、收缩、皱褶或撕裂造成的不可绝对展开的区域，则进行校正，使之最大程度地还原其原始表现状态，包括：
[0021]用图像处理技术或深度学习对三维曲面做前景分割(segmentation)和边缘检测(edge detection)，获得平面作品或制品上的关键内容的外缘轮廓和内部线条；
[0022]将上述不可绝对展开的复杂曲面展平到一个绝对二维空间，其方法包括：
[0023]边界控制方法，使上述用图像处理技术或深度学习对三维曲面做前景分割(segmentation)和边缘检测(edge detection)获得的关键内容的外缘轮廓和内部线条展平至绝对二维空间而不发生扭曲和变形；
[0024]基于几何属性约束的全局优化方法，包括要求已展开至绝对二维空间的线条长度或线条之间的角度与原曲面拓扑等价，同时要求高斯曲率为0的可展曲面区域中的线条与高斯曲率不为0的复杂曲面区域的线条在展平至绝对二维空间后保持几何特性的一致性，
包括线条的连贯性；
[0025]能量法优化，若在上述用图像处理技术或深度学习对三维曲面做前景分割(segmentation)和边缘检测(edge detection)获得的关键内容的外缘轮廓和内部线条的内部区域无法不被扭曲地展平到绝对二维状态，采用弹簧
‑
质点模型，以使在展平过程中不可避免的弹性形变至最小程度。
[0026]③
根据绝对二维空间中的平面作品或制品与原三维曲面的几何对应关系重新对展平后处于绝对二维空间的平面作品或制品做UV映射，将原平面作品或制品的纹理信息映射到绝对二维空间中的平面作品或制品之上。
[0027]对所述校正过来的图案部分进行标注，使之与展平后无需校正的图案部分进行区分，并用不同的加权函数对两者分别进行表述，使之在未来研究、追溯等过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种附着于变形基底的平面作品或制品的图像数据采集，其特征在于，包括：以绝对二维空间的标准对因基底变形而实际已经呈立体状态的平面作品或制品进行信息数据采集，以高还原度、数字化地记录其图像及尺寸信息，包括：以不改变基底物质状态且不伤害基底材质的手段最大程度地展开平面作品或制品并且予以固定；用三维彩色扫描或三维扫描+拍照并纹理融合的方式获取所述因基底材料变形而实际处于立体状态的平面作品或制品的全彩的高还原度的数字化三维模型；用三维曲面展平软件或其他相关软件将所述因基底材料变形而实际处于立体状态的平面作品或制品的全彩的高还原度的数字化三维模型展平，使之处于一个绝对的二维空间的表现状态，亦即平面作品或制品在创作或制作阶段的原始表现状态；将展平后处于绝对二维空间状态的所述平面作品或制品的高还原度的数字化图像及尺寸信息存储起来以备后用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，三维扫描及三维彩色扫描的方法包括：(1)利用三维扫描仪对所述实际已经处于立体状态的平面作品或制品进行扫描；(2)利用双目深度相机对所述实际已经处于立体状态的平面作品或制品进行拍照，并通过处理距离信息生成数字化三维模型；(3)利用普通单目相机对所述实际已经处于立体状态的平面作品或制品连续拍照或拍摄一段视频，并根据多张照片重叠部分的对应关系以及每张照片的相机投影几何关系，同时利用摄影测量算法重建数字化三维模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：常炜，胡家杰，奚优芬，
申请(专利权)人：宁波艾腾湃智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：