基于制造技术

本发明专利技术针对古典园林太湖石假山遗产提出了基于

【技术实现步骤摘要】
基于PCMP的古典园林太湖石假山形质特征定量化转译方法


[0001]本专利技术涉及古典园林遗产评价与保护
。

技术介绍

[0002]古典园林假山是珍贵的文化遗产，对假山科学有效的评价是园林研究
、
管理
、
监测和修复等工作的必要依据
。
太湖石假山是最重要的假山类别之一，现存大量作品被列为文化遗产
/
文物
。
太湖石假山的形态和质感
(
即形质
)
是承载其美学和历史文化价值的重要载体，也是研究和保护工作的主要对象
。
然而，由于假山本身形质外观的复杂性，难以对其进行科学的模拟和客观的分析，传统的评价方法较多采用定性描述，缺乏定量化分析并掌握其本质规律的技术手段，这已经成为古典园林遗产保护和利用的瓶颈问题
。
目前在该领域较多采用的是以文字描述配以二维图纸或照片的方式表达太湖石假山的形质特征，主要利用测绘关键点的方法制作手绘图或数字线划图进行图示说明
。
这类方法对于形态变化丰富的假山来说，精度不足
、
效率低，尤其在园林管理部门对假山的监测和修复评价工作中，过度依赖主观判断，缺少必要的科学参考依据
。
虽然近年来部分科研人员采用激光三维扫描仪获取假山的空间信息，一定程度上弥补了传统测绘方法造成的数据质量问题，但基本思路仍旧是从三维模型中提取关键点，然后进行人工绘图，没有从根本上解决假山特征识别和评价中所面临的效率<br/>、
精度和系统性问题
。
[0003]注解：点云模型投影
(Point Cloud Model Projection,PCMP)
，为现有技术
。

技术实现思路

[0004]本专利技术技术方案解决了太湖石假山遗产形质特征定量化转译这一核心问题，从根本上提升假山特征识别的精度
、
效率和系统性
。
[0005]技术方案：
[0006]基于
PCMP
的古典园林太湖石假山形质特征定量化转译方法，包含步骤：
[0007]S1
：太湖石假山形质特征数据采集；
[0008]S2
：假山点云空间数据处理；
[0009]S3
：假山点云空间数据格式转换；
[0010]S4
：针对太湖石假山漏
、
透
、
皱
、
瘦形质特征，确定对应数据分析类型
、
方法，进而确定评价指标和指标计算方法从而完成特征定量化转译
。
[0011]本技术方案重点围绕三个方面：
[0012](1)
太湖石假山形质特征的定量化表征精确度
。
传统以特征点为测绘目标的假山形质特征表现方式存在精度问题，误差大
、
数据完整度不高
。
少量研究运用了激光扫描仪等新型测绘技术，但仍停留在基础数据获取阶段，并未提供有效的形质特征定量化表征方法
。
本技术方案将提供一整套从特征信息采集
、
模拟到定量化评价的方法及相应参数体系
。
[0013](2)
太湖石假山形质特征模拟和表征效率
。
古典园林太湖石假山量多面广，尺度和类型均较为丰富，现有手段在形质特征模拟和分析方面需要耗费较多人工，难以大规模应
用和开展
。
本专利技术技术方案提出通过高度自动化的技术流程设计，能极大提升此类工作的效率，节省人力和时间成本
。
[0014](3)
太湖石假山形质特征评价技术指标体系
。
目前针对古典园林太湖石假山形质特征评价缺少有效技术指标体系，无法将定性评价的结果转译为定量化的指标
。
本专利技术技术方案提供了针对太湖石假山遗产的评价流程，包括完整的评价目标
、
评价维度和相关技术指标体系
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0016]本专利技术通过设计一整套定量化测绘和表征太湖石假山的方法，可有效提升古典园林假山评价的效率和科学性，将原本“只可意会不可言传”的假山特征和传统技巧有效转译为可以科学评价
、
监测和传播的数据指标，使假山的特征得到更加真实
、
精确的模拟
、
表征和评价
。
通过设计
PCMP
以及相应图像分析方法，提升测绘
、
分析和表现等阶段的客观度，使得假山的形质特征更容易识别和捕捉
。
通过点云模型与图像分析方法的结合，在确保不丢失假山大量不规则细节的情况下开展特征评价，其优势和效率更明显
。
该方法可以提升园林遗产保护与监测的科学性，节省园林管理和文物保护工作的成本，提升假山遗产修复工程验收和评价的效率和置信度，具有重要的应用前景和价值
。
附图说明
[0017]图1为本专利技术基于
PCMP
的古典园林太湖石假山形质特征定量化转译方法的流程示意图；
[0018]图2为本专利技术点云模型分类到
mesh
模型转换的流程示意图；
[0019]图3为本专利技术利用古典园林太湖石假山点云模型与
mesh
模型进行分析的示意图
。
具体实施方式
[0020]以下结合附图和实施例对本专利技术技术方案做进一步介绍
。
[0021]具体包括以下几个步骤：
[0022]S1
：太湖石假山形质特征数据采集
。
通过
Leica BLK 360
架站式三维激光扫描仪结合手持式三维激光扫描仪采集假山的三维空间信息
。
[0023]S2
：假山点云空间数据处理
。
将采集所得初始数据导入
Leica Cyclone
系列软件及
Autodesk ReCap
软件进行数据处理
、
配准
、
拼接，建立包含假山与周边环境在内的完整的三维点云模型
。
利用
CloudCompare
等点云空间处理软件对模型进行分类裁剪
、
降噪与过滤处理，获得仅包含目标假山要素的点云模型
。
[0024]S3
：假山点云空间数据格式转换
。
利用
Artec 3D Geomagic Warp
软件等
3D
模型转化软件对处理好的点云模型进行进一步的清理
、
降噪，并对缺失数据的点云空洞进行填充
。
将填充后的点云模型封装成为
mesh
模型，并对照现场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于
PCMP
的古典园林太湖石假山形质特征定量化转译方法，其特征在于，包含步骤：
S1
：太湖石假山形质特征数据采集；
S2
：假山点云空间数据处理；
S3
：假山点云空间数据格式转换；
S4
：针对太湖石假山漏
、
透
、
皱
、
瘦形质特征，确定对应数据分析类型
、
方法，进而确定评价指标和指标计算方法从而完成特征定量化转译
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4，评价指标包含单一性定量化评价指标与综合性定量化评价指标，单一性指标包含体占比
、
骨架复杂度
、
转折数
、
漏空率
、
洞穿率
、
出洞率
、
洞心分布
、
平均粗糙度；综合性评价指标包含表面复杂度
、
起落丰富度
、
光影交织度；表1构建的假山特征定量化评价指标构建
。3.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，单一性定量化指标定义包括：
S4.1.
瘦
(1)
体占比：对应形态的纤细修长程度；
(2)
骨架复杂度：假山骨架中分支数量，对应骨架的简洁程度；
(3)
转折度：轮廓转折点的数量，对应外形变化情况；
(4)
轮廓弯曲度：轮廓转折候选点夹角平均余弦值，对应外形婉转程度；
S4.2.
漏
(1)
漏空率：透洞及窝洞体积与假山体积的比值，对应漏空程度；透洞是指任意方向洞穿假山的孔洞，窝洞是指竖直方向未洞穿假山的孔洞；首先提取假山模型中的透洞与窝洞；以山体底平面为
Z
轴平面，
X
轴平面与实际观赏方向一致；
Y
轴平面垂直于另外两个平面；将假山点云分别沿坐标轴方向按下列公式切片：式中，
x、y、z
为假山上某个激光点的三维坐标，
x
min
、y
min
、z
min
为该假山点云中
X、Y、Z
三个方向的最小值，
dx、dy、dz
为三个方向的厚度阈值，
int
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨，吴杭彬，韩锋，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：