【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石刻景观风化损伤检测，具体而言，涉及一种基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法。
技术介绍
1、石刻景观是重要的文化遗产载体，其风化损伤评估对文物保护具有重要意义。以世界文化遗产乐山大佛为例，其作为世界最大的摩崖石刻造像，近年来面临着严重的风化损伤问题。就目前而言，传统的石刻景观风化损伤评估主要存在两个突出问题：一方面传统石刻景观风化损伤评估通常依赖专家主观经验判断，缺乏统一的量化标准，导致评估结果的客观性和可重复性较差；另一方面传统石刻景观风化损伤评估往往采用单一尺度分析，无法全面反映石刻景观在不同尺度下的风化特征及其关联性，使得评估结果难以准确反映风化损伤的整体状况，其严重制约了石刻景观保护工作的科学性和有效性。基于此，针对上述问题，我们设计了一种基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其不仅通过多尺度异构数据融合方法实现了从宏观到微观的全方位特征分析，而且引入三维重建技术能够精确获取风化损伤的几何特征，同时建立了标准化的特征提取和评估流程，能够大大提高评估结果的客观性、准确性和可靠性，为石刻景观的保护决策提供了科学依据。
2、本专利技术的通过以下技术方案实现：
3、一种基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，该方法的步骤包括：
4、构建测量网络，基于测量网络分别获取石刻景观的多尺度图像数据及点云数据，形成石刻景观的多
5、分别对石刻景观的多尺度异构数据进行降噪及配准，并分别对石刻景观的多尺度异构数据进行三维重建，以获取第一尺度三维模型、第二尺度三维模型及第三尺度三维模型；
6、分别对第一尺度三维模型、第二尺度三维模型、第三尺度三维模型进行特征提取，以获取石刻景观的多尺度特征向量，将石刻景观的多尺度特征向量输入至预设的石刻景观风化损伤评估组合模型进行计算，得到石刻景观的风化损伤评估结果。
7、可选的，所述第一尺度三维模型的三维重建过程为：
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16、其中，、分别为图像坐标，为尺度系数，为石刻景观图像在位置处的差分高斯响应值，为尺度层数，为高斯核函数个数，为石刻景观图像在位置的高斯模糊结果，为尺度参数，为第i个高斯核函数，为输入的石刻景观图像在处的灰度值，为石刻景观图像处理的窗口半径，为从石刻景观图像中提取的特征点集合，为特征点总数，、分别为第i个和第j个石刻景观特征点的描述子，为第i个和第j个石刻景观特征点描述子间的余弦相似度，为多视角重建的重投影误差能量函数，为图像总数，为每幅石刻景观图像特征点数，为每个特征点观测次数，为所有视角的相机投影矩阵集合，为相机的旋转矩阵，为相机的平移向量，为第i张石刻景观图像中第j个特征点的第k次观测二维坐标，为第j个特征点的三维坐标，为投影函数，为石刻景观密集点云，为石刻景观表面到相机的深度值，为第i张石刻景观图像，为参考石刻景观图像，为第i张石刻景观图像到参考石刻景观图像的单应性变换矩阵，为石刻景观表面点的法向量，为单位向量变量，、分别为当前点及邻域点的坐标，为泊松重建的隐函数，为点云总点数，为重建区域数量，为点x处的法向量，为空间权重函数，为表面法向量，为第j个重建区域，为第j个区域边界。
17、可选的，所述第二尺度三维模型的三维重建过程为：
18、
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20、
21、
22、其中，为配准误差函数，为配准点云组数，为第k组点云的点数，为第k组点云中第i个点，为第k组点云中点的对应点，为第k组点云的旋转矩阵，为第k组点云的平移向量，为点i的邻域集合，为正则化权重系数，为点q在前序重建表面上的投影，为mls隐函数值，为空间采样点，为点云中的第i个点，为点云总点数，为基础核函数带宽，为多尺度层数，为第k个尺度的核函数带宽，为径向基核函数，为第k个尺度的径向基核函数，为点q处更新后的法向量，为重建的表面方程。
23、可选的，所述第三尺度三维模型的三维重建过程为：
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27、
28、其中，为点q处的自适应采样间距，为基础采样间距，为曲率适应系数，为点q处的主曲率，为点q处隐函数的梯度向量，为点q处隐函数的海森矩阵，为rimls能量函数，为细节点云中的点数，为点i的邻域点集，为自适应权重函数，为法向量权重参数，为细节区域的数量，为第k个细化区域的空间范围。
29、可选的，所述分别对第一尺度三维模型、第二尺度三维模型、第三尺度三维模型进行特征提取，以获取石刻景观的多尺度特征向量，其具体为：
30、对第一尺度三维模型进行特征提取，以获取石刻景观的几何特征及纹理特征，组合为第一尺度特征向量；
31、对第二尺度三维模型进行特征提取，以获取石刻景观的形态特征及结构特征，组合为第二尺度特征向量；
32、对第三尺度三维模型进行特征提取，以获取石刻景观的表面特征及材料特征，组合为第三尺度特征向量；
33、对第一尺度特征向量、第二尺度特征向量及第三尺度特征向量进行特征标准化，并输入至预设的石刻景观风化损伤评估组合模型。
34、可选的，所述石刻景观风化损伤评估组合模型具体为：将每个尺度对应的石刻景观风化损伤评估模型进行组合，得到石刻景观风化损伤评估组合模型，其中，所述每个尺度对应的石刻景观风化损伤评估模型，其决策函数为：
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37、其中，为核函数，为第k个尺度下第i个样本的特征向量，为尺度系数，，为第k个尺度下第j个样本的特征向量，为第k个尺度的rbf核参数，为第k个尺度下第p个多项式核项的权重系数，为第k个尺度的多项式核项数，为第k个尺度下第q个自适应项的权重，为第k个尺度下第q个特征增强函数，为自适应项的指数参数，为第k个尺度的自适应项数量，为第k个尺度的决策函数，为第k个尺度下第j个支持向量的拉格朗日乘子，为第j个样本的类别标签，为第k个尺度的支持向量数量，为第k个尺度下第m个权重调整项的系数，为第k个尺度的权重调整项数量，为第k个尺度的指数参数，为第k个尺度下第l个正则化项的权重，为第k个尺度下第l个正则化函数，为正则化项的指数参数，为第k个尺度的正则化项数量，为第k个尺度的偏置项。
38、可选的，所述石刻景观风化损伤评估组合模型的决策函数为：
39、
40、其中，为石刻景观风化损伤评估组合模型的组合决策函数，取值为[-1,1]，为第k个尺度决策函数的组合权重，为第k个尺度的自适应参数，为第k个尺度的指数参数，为第l个组合项的权重系数，为组合项的总数，为第k个尺度决策函数的梯度范数，为第l个组合项的梯度正则化参数。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，该方法的步骤包括：
2.根据权利要求1所述的基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，所述第一尺度三维模型的三维重建过程为：
3.根据权利要求2所述的基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，所述第二尺度三维模型的三维重建过程为：
4.根据权利要求3所述的基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，所述第三尺度三维模型的三维重建过程为：
5.根据权利要求4所述的基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，所述分别对第一尺度三维模型、第二尺度三维模型、第三尺度三维模型进行特征提取，以获取石刻景观的多尺度特征向量，其具体为：
6.根据权利要求5所述的基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，所述石刻景观风化损伤评估组合模型具体为：将每个尺度对应的石刻景观风化损伤评估模型进行组合，得到石刻景观风化损伤评估组合模型，其中，所述每个尺度对应的石刻景观风化损伤评估模型，其决策函数为：
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1.一种基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，该方法的步骤包括：
2.根据权利要求1所述的基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，所述第一尺度三维模型的三维重建过程为：
3.根据权利要求2所述的基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，所述第二尺度三维模型的三维重建过程为：
4.根据权利要求3所述的基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，所述第三尺度三维模型的三维重建过程为：
5.根据权利要求4所述的基于多尺度三维重建的石刻景观风化损伤评估方法，其特征在于，所述分别对第一尺度三维模型、第二尺度三维模型、第三尺度三维模型进行特征提取，以获取石刻景观的多尺度特征向量，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭剑英，乔恒忠，陈金龙，万利平，
申请(专利权)人：乐山师范学院，
类型：发明
国别省市：
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