【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于文物保护，特别涉及一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、不可移文物一直是文物保护过程中重要的关注对象，尤其是处于开敞或半开敞状态下的大尺度佛像文物；在较为复杂的大气环境条件(例如：太阳辐射、冻融循环)综合作用下，极易导致佛像表面出现风化、掉色、剥落及腐蚀等问题；其次，由于大尺度佛像的高度一般在20-70m之间，加之佛像表面有复杂的造型，进而有效评估佛像表面的太阳辐射分布特征，对其有效保护具有重大意义。
2、目前，针对几何物体表面的太阳辐射评估主要采用理论计算、实验监测及数值模拟等方法；其中，理论计算常用于较为规则的几何物体，例如长方体、圆柱体积球体等几何物体；实验监测一般用于尺寸较小且表面相对简单的几何物体；因此，理论计算和实验监测往往无法满足对大尺度且造型复杂的佛像表面进行有效的太阳辐射模拟评估。
3、现有的数值模拟技术虽然能模拟大尺度且较为复杂的几何物体，但其计算过程需要完善的几何边界信息；而对于大尺度的佛像由于其表面细节丰富，造成计算过程的复杂度极高；其次，采用传统的网格划分再进行数值计算的方案，需要较长时间；此外，传统的数值模拟采用的网格化过程采用“局部加密”的方法使得佛像表面的分析网格差异性较大，造成佛像表面太阳辐射的模拟结果是非均匀分布的结果叠加，进而大尺度佛像表面的太阳辐射动态评估需要进行多次的模拟分析，造成评估过程消耗更长的累计时间。
4、综上所述，充分考虑大尺度佛像的特殊性和几何信息的复杂性，在平衡模拟精度和计算时间的前提下，探索出
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法、系统、设备及介质，以解决利用传统的数值模拟技术对大尺度佛像表面太阳辐射模拟评估时，存在计算过程复杂、消耗时间长且模拟精度较低的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、本专利技术提供了一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，包括：
4、获取佛像的三维几何模型；
5、根据所述佛像的三维几何模型，利用蒙特卡洛积分方法，对佛像的表面进行采样及微元重构，得到佛像的表面微元重构模型；
6、根据佛像所在地的气象数据，生成天空模型；
7、根据所述佛像的表面微元重构模型及所述天空模型，进行太阳辐射动态模拟，获得不同时段下佛像表面的太阳辐射结果，即得到所述佛像表面太阳辐射动态模拟结果。
8、进一步的，获取佛像的三维几何模型的过程，具体如下：
9、获取佛像的原始几何信息；
10、对所述佛像的原始几何数据进行预处理，获得精确的佛像几何模型；
11、将所述精确的佛像几何模型导入至rhino平台，利用grasshapper模块，从所述精确的佛像几何模型中提取佛像的三维模型信息，得到所述佛像的三维几何模型。
12、进一步的，根据所述佛像的三维几何模型，利用蒙特卡洛积分方法，对佛像的表面进行采样及微元重构，得到佛像的表面微元重构模型的过程，具体如下：
13、根据所述佛像的三维几何模型，对佛像表面进行均匀采样，获得若干表面采样点；
14、提取每个表面采样点在佛像表面的法向量信息，得到每个表面采样点的法向量信息；
15、根据所述每个表面采样点的法向量信息，在每个表面采样点的区域分别生成一个标准的面源，获得若干微元面；
16、利用若干所述微元面对佛像表面进行覆盖，获得佛像的表面微元重构模型；其中，利用若干所述微元面对佛像表面进行覆盖时，对所述表面采样点的个数及每个微元面的特征尺寸进行优化，以使佛像表面能够被若干微元面完全覆盖，且相邻两个微元面之间的重合区域小于预设阈值。
17、进一步的，所述微元面为正方形面源、圆形面源或六边形面源；其中，所述正方形面源的特征尺寸为所述正方形面源的边长尺寸，所述圆形面源的特征尺寸为所述圆形面源的半径尺寸，所述六边形面源的特征尺寸为六边形面源的内切或外接圆半径。
18、进一步的，根据佛像所在地的气象数据，生成天空模型的过程，具体如下：
19、获取佛像所在地的逐时气象数据；其中，所述逐时气象数据中包括太阳辐射数据；
20、将所述佛像所在地的逐时气象数据导入至rhino平台中，利用grasshapper模块中的参数化环境模拟工具进行逐时加载，得到模拟环境的参数化设置结果；
21、利用ladybug tools插件中的天空模型组件，结合所述模拟环境的参数化设置结果，生成所述天空模型。
22、进一步的，根据所述佛像表面微元重构模型及所述天空模型，进行太阳辐射动态模拟，获得不同时段下佛像表面的太阳辐射结果的过程，具体如下：
23、将所述佛像的表面微元重构模型及所述天空模型导入至rhino平台中；
24、根据太阳辐射动态模拟需要，调整所述天空模型的时间段至待模拟时段，之后使用ladybug tools插件中的太阳辐射分析组件对佛像表面的太阳辐射进行模拟，获得不同时段下佛像表面的太阳辐射结果。
25、进一步的，获得不同时段下佛像表面的太阳辐射结果之后，还包括辐射影响评估步骤；
26、其中，所述辐射影响评估步骤，具体如下：
27、根据所述不同时段下佛像表面的太阳辐射结果，对不同时段下太阳辐射对佛像表面的影响进行评估，获得太阳辐射影响评估结果；
28、根据所述太阳辐射影响评估结果，通过增设遮阳措施对佛像周围环境进行调整。
29、本专利技术还提供了一种佛像表面太阳辐射动态模拟系统，包括：
30、三维模型获取模块，用于获取佛像的三维几何模型；
31、采样重构模块，用于根据所述佛像的三维几何模型，利用蒙特卡洛积分方法，对佛像的表面进行采样及微元重构，得到佛像的表面微元重构模型；
32、天空模型生成模块，用于根据佛像所在地的气象数据，生成天空模型；
33、动态模拟模块，用于根据所述佛像的表面微元重构模型及所述天空模型，进行太阳辐射动态模拟，获得不同时段下佛像表面的太阳辐射结果，即得到所述佛像表面太阳辐射动态模拟结果。
34、本专利技术还提供了一种佛像表面太阳辐射动态模拟设备，包括：
35、存储器，用于存储计算机程序；
36、处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述的佛像表面太阳辐射动态模拟方法的步骤。
37、本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的佛像表面太阳辐射动态模拟方法的步骤。
38、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
39、本专利技术提供了一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法及系统，利用蒙特卡洛积分方法，对佛像表面进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，获取佛像的三维几何模型的过程，具体如下：
3.根据权利要求1所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，根据所述佛像的三维几何模型，利用蒙特卡洛积分方法，对佛像的表面进行采样及微元重构，得到佛像的表面微元重构模型的过程，具体如下：
4.根据权利要求3所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，所述微元面为正方形面源、圆形面源或六边形面源；其中，所述正方形面源的特征尺寸为所述正方形面源的边长尺寸，所述圆形面源的特征尺寸为所述圆形面源的半径尺寸，所述六边形面源的特征尺寸为六边形面源的内切或外接圆半径。
5.根据权利要求1所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，根据佛像所在地的气象数据，生成天空模型的过程，具体如下：
6.根据权利要求1所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，根据所述佛像表面微元重构模型及所述天空模型，进行太阳辐射动态模拟，获得不同时段下佛像表面
7.根据权利要求1所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，获得不同时段下佛像表面的太阳辐射结果之后，还包括辐射影响评估步骤；
8.一种佛像表面太阳辐射动态模拟系统，其特征在于，包括：
9.一种佛像表面太阳辐射动态模拟设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的佛像表面太阳辐射动态模拟方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，获取佛像的三维几何模型的过程，具体如下：
3.根据权利要求1所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，根据所述佛像的三维几何模型，利用蒙特卡洛积分方法，对佛像的表面进行采样及微元重构，得到佛像的表面微元重构模型的过程，具体如下：
4.根据权利要求3所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，其特征在于，所述微元面为正方形面源、圆形面源或六边形面源；其中，所述正方形面源的特征尺寸为所述正方形面源的边长尺寸，所述圆形面源的特征尺寸为所述圆形面源的半径尺寸，所述六边形面源的特征尺寸为六边形面源的内切或外接圆半径。
5.根据权利要求1所述的一种佛像表面太阳辐射动态模拟方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫增峰，倪平安，雷馥铭，岳英俊，郎嘉琛，郑卓欣，闫夏，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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