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我国历史悠久,埋藏在地下的文物十分丰富。考古发掘既是一项科学研究工作,又是文物保护的一种手段。作为一种记录和交流的载体,考古制图在考古发掘工作中扮演着重要的角色。但是传统的作业模式是基于手工绘制的,不仅工作强度大,耗时长,而且依赖发掘现场。另外,手工绘制的方式对制图人员的绘画功底有较高的要求。此外,从准确性上来讲,这种手工方式很难精确且准确的描述出现场的信息。
针对上面的问题,本文给出一个方便快捷、精确度高的测绘图生成方式,概括成三个步骤:考古图片的获取→考古图片去噪→考古图片中边缘的检测→边缘线条的渲染。其中,图片的获取要求工作人员根据制图需要,选取合适的角度对遗址进行拍摄,画面要清晰。后三个步骤中涉及到的技术是本文的主要研究内容,即计算机辅助考古制图技术。考古图片多以土层为背景,文物表面又多沾有泥土,因此,考古图片属于高噪声图片,在进行边缘检测前需要做图像去噪处理。准确的检测出考古图片中器物的边缘线条是生成考古制图的前提,然而,边缘检测技术虽然已经较为成熟,但对于我们的应用需求还存在差距。边缘线条的渲染是要利用图片信息把轮廓线条更好的表现出来。
围绕上面的目标,本文包括以三个方面的工作:
首先,本文给出一种改进的图像去噪方法。通过比较,本文选则能够在平滑噪声的同时较好的保留边缘信息的双边滤波方法,并把高斯双边滤波扩展为可变阶的高斯双边滤波,使对图像的平滑幅度可调整,从而应用于噪声强度不同的考古图片。
其次,本文对一些效果较好的边缘检测技术做了分析和比较,选择更接近于考古制图需求的Henry Kang在论[1]中提供的边缘检测算法做了细致分析,并根据应用需求做了以下改进:选用变换后的标准椭圆方程取代原算法中的均匀三次B样条基函数:对全局似然函数的累加方法进行了改进,减少不必要的计算开销。对于线条渲染算法,我们在Henry Kang线条渲染算法的基础上,在对脊线进行采样前,添加了短线去除和相邻线条连接步骤。这样对于受噪声干扰检测出的杂乱线条(通常为短线条)起到了过滤作用,并且连接相邻的脊线使轮廓线连续。
最后,本文实现了原型系统,并介绍了原型系统的软件架构及主要功能。