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第1章 绪论1

1.1 文化遗产数字化保护概述1

1.2 文化遗产数字化保护的意义与价值2

1.3 文化遗产数字化保护的对象4

1.4 文化遗产数字化保护的状况4

1.4.1 国外文化遗产数字化保护状况5

1.4.2 我国文化遗产数字化保护状况6

1.5 文化遗产数字化保护的策略与要求7

1.6 文化遗产数字化保护的研究内容8

参考文献9

第2章 数字化保护技术基础11

2.1 文物和文化遗址的表示模型11

2.1.1 点云模型11

2.1.2 多边形（或三角形）网格模型12

2.1.3 曲面表示13

2.1.4 CSG树表示16

2.1.5 过程造型16

2.2 3 D几何处理技术22

2.2.1 点云模型22

2.2.2 网格模型处理26

2.2.3 体素模型数据处理32

2.2.4 参数曲面模型35

2.2.5 隐式曲面36

2.3 绘制技术37

2.3.1 三角片网格绘制技术37

2.3.2 点云模型绘制技术39

2.3.3 体绘制技术41

2.4 动画与仿真技术43

2.4.1 基于物理的动画仿真技术43

2.4.2 角色动画44

2.4.3 群体动画45

2.5 三维模型内容检索技术48

参考文献53

第3章 数字化管理基础60

3.1 数字化辅助调查60

3.1.1 数字化辅助调查的研究内容61

3.1.2 数字化辅助调查的功能62

3.1.3 关键技术64

3.2 数字化环境考古68

3.2.1 数字化环境考古的概念68

3.2.2 数字化环境考古的流程69

3.2.3 典型应用分析69

3.3 动态环境监测71

3.3.1 动态环境监测的应用现状71

3.3.2 动态环境监测的目标与流程72

3.3.3 典型应用分析74

3.4 遗址空间信息系统应用实例75

3.4.1 需求分析75

3.4.2 框架结构76

3.4.3 关键技术78

3.4.4 系统功能83

3.5 总结与展望89

参考文献90

第4章 刚体文物的虚拟复原技术92

4.1 文物数字化92

4.2 文物碎片分类技术94

4.2.1 基于灰度共生矩阵的方法96

4.2.2 基于Gabor变换的方法98

4.2.3 基于瓷片图像特征的分类方法100

4.3 空间轮廓曲线的表示102

4.3.1 链码102

4.3.2 样条103

4.3.3 多边形逼近103

4.3.4 基于尺度空间的特征点提取技术104

4.3.5 基于各种不变量的空间曲线表示104

4.4 基于断裂线拼接的修复方法108

4.4.1 破碎文物复原的基本原理108

4.4.2 文物碎片断裂线的提取109

4.4.3 特征轮廓线的去噪113

4.4.4 文物碎片的匹配114

4.4.5 文物碎片的拼接122

4.4.6 曲面裂缝的修补127

4.5 模型孔洞的修补127

4.5.1 孔洞边界投影及内部点的插入128

4.5.2 基于RBF的孔洞修补技术129

4.5.3 基于移动最小二乘法的孔洞修补技术131

4.6 旋转体的复原132

4.6.1 工作流程134

4.6.2 基于旋转对称性的碎片复原135

参考文献143

第5章 字画虚拟复原技术150

5.1 字画修复的问题150

5.2 污损字画图像的修复152

5.2.1 图像去噪153

5.2.2 图像增强154

5.3 破损字画图像的复原157

5.3.1 破损区域识别158

5.3.2 破损区域复原160

参考文献170

第6章 古代建筑物的虚拟复原技术172

6.1 古建筑的分类与构成特点172

6.1.1 古建筑的分类172

6.1.2 不同时期古建筑的构成特点173

6.2 古建筑数据采集与测量技术177

6.2.1 实测方法178

6.2.2 摄影测量技术180

6.2.3 三维数据采集技术181

6.3 古建筑三维重建的主要方法181

6.3.1 基于二维工程图的三维建模182

6.3.2 参数化的三维重建184

6.3.3 基于点云数据的三维重建185

6.3.4 解析曲面建模188

6.3.5 基于二维照片的三维重建技术194

参考文献195

第7章 二维图像的三维重建技术200

7.1 立体匹配200

7.1.1 特征提取200

7.1.2 特征匹配203

7.2 摄像机标定206

7.2.1 传统摄像机标定法206

7.2.2 摄像机自标定法209

7.3 基于二维图像的三维重建方法209

7.3.1 本质矩阵的获取210

7.3.2 摄像机外参的获取与符号的判断211

7.3.3 空间点的三角剖分212

7.3.4 纹理映射213

7.4 基于二维图像的三维重建实例214

7.4.1 点云数据的生成实例214

7.4.2 网格数据的生成实例216

7.4.3 纹理映射实例217

参考文献218

第8章 遗址场景重构与绘制技术219

8.1 三维古遗址重建219

8.1.1 数据采集220

8.1.2 地形场景重建221

8.1.3 遗址主体重建224

8.1.4 文物和其他物体的建模228

8.1.5 模型的无缝集成229

8.2 绘制技术230

8.2.1 文物老化效果模拟230

8.2.2 老化效果模拟技术230

8.2.3 基于γ-ton技术的文物老化效果模拟231

8.2.4 基于置换贴图的文物老化效果模拟234

8.3 场景的可视化236

8.3.1 场景管理237

8.3.2 LOD技术238

8.3.3 IBR技术240

8.3.4 实时消隐技术241

8.3.5 基于硬件加速的绘制方法242

参考文献243

第9章 数字博物馆技术246

9.1 数字博物馆基础247

9.1.1 设计原则及技术248

9.1.2 开发模式248

9.1.3 软硬件体系及框架249

9.1.4 软件4层结构252

9.1.5 藏品数据库及管理252

9.2 藏品数字化标准及规范255

9.2.1 内容分类与指标体系255

9.2.2 数字化藏品的元数据规范257

9.2.3 媒体素材库的内容标准258

9.3 数字博物馆虚拟展示263

9.3.1 藏品的二维展示技术263

9.3.2 藏品的三维展示技术263

9.4 数字博物馆检索技术265

9.4.1 分类及关键字检索265

9.4.2 基于语义的检索技术265

9.4.3 基于内容的图像检索266

9.4.4 基于内容的视频检索266

9.4.5 基于内容的三维模型检索267

9.5 数字化藏品版权保护268

9.5.1 数字水印技术268

9.5.2 图像数字水印技术270

9.5.3 三维数字水印技术271

参考文献273

第10章 文化遗产数字化保护技术应用实例274

10.1 秦始皇陵兵马俑一号坑第三次发掘的数字化274

10.1.1 陶俑碎片拼接及虚拟复原275

10.1.2 原始发掘现场的重建与展示278

10.2 大唐芙蓉园数字化虚拟展示280