石窟寺文物攝影測(cè)量三維數(shù)字化采集規(guī)程

1石窟寺文物攝影測(cè)量三維數(shù)字化采集規(guī)程本文件規(guī)定了石窟寺文物攝影測(cè)量三維數(shù)字化采集的一般要求、采集準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、成果數(shù)據(jù)及成果評(píng)價(jià)。本文件適用于石窟寺文物數(shù)字化采集。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12898國家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范GB/T14950攝影測(cè)量與遙感術(shù)語GB/T15314精密工程測(cè)量規(guī)范GB/T17941數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量要求GB/T18314全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范GB/T18316數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收GB/T18894電子文件歸檔與管理規(guī)范GB/T24356測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收GB/T50001房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB/T50103總圖制圖標(biāo)準(zhǔn)（附條文說明）GB/T50104建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)CH/T1004測(cè)繪技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)定CH/T9016三維地理信息模型生產(chǎn)規(guī)范CJJ/T8城市測(cè)量規(guī)范CJJ/T73衛(wèi)星定位城市測(cè)量技術(shù)規(guī)范JJG100全站型電子測(cè)速儀檢定規(guī)程JJG2101數(shù)字水準(zhǔn)儀檢定規(guī)程3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1石窟寺cavetemple依著山勢(shì)，從山崖壁面向內(nèi)部縱深開鑿的廟宇建筑，內(nèi)有造像、壁畫等。3.2近景攝影測(cè)量close-rangephotogrammetry2利用對(duì)物距不大于300m的目標(biāo)物攝取的立體像對(duì)進(jìn)行的攝影測(cè)量。3.3點(diǎn)云pointcloud以離散方式分布在三維空間中的點(diǎn)的集合。3.4點(diǎn)云密度pointclouddensity單位體積上點(diǎn)的平均數(shù)量。3.5點(diǎn)間距pitch點(diǎn)云中相鄰兩點(diǎn)之間的距離。3.6紋理模型texturemodel帶有紋理信息的三維實(shí)體表面模型。3.7數(shù)字正射影像digitalorthophoto利用數(shù)字高程模型對(duì)掃描處理的數(shù)字化的航空影片、遙感影像（單色/彩色），經(jīng)逐個(gè)象元進(jìn)行投影差改正，再按影像鑲嵌，根據(jù)圖幅范圍裁剪生成的影像數(shù)據(jù)。4一般要求4.1平面基準(zhǔn)采用2000國家大地坐標(biāo)系。4.2高程基準(zhǔn)采用1985國家高程基準(zhǔn)。4.3地面三維激光掃描作業(yè)及產(chǎn)品涉及的日期采用公元紀(jì)年，時(shí)間采用北京時(shí)間。5采集準(zhǔn)備5.1技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)符合CH/T1004的規(guī)定。5.2儀器檢校5.2.1近景攝影測(cè)量重建軟件的精度指標(biāo)根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)書的精度選擇適宜的近景攝影測(cè)量三維重建軟件。5.3數(shù)碼相機(jī)能夠正常拍攝圖像，內(nèi)存卡容量應(yīng)充足；外置同軸相機(jī)需要進(jìn)行參數(shù)校正。5.3.1全站儀應(yīng)符合JJG100的規(guī)定。5.3.2GNSS接收設(shè)備應(yīng)符合JJG2101的規(guī)定。36數(shù)據(jù)格式應(yīng)符合表1的要求。表1數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)格式.xyz,.pts,.obj控制點(diǎn)、標(biāo)靶點(diǎn).txt,.pts,.ptx紋理模型.3ds,.obj數(shù)字正射影像視頻數(shù)據(jù).avi,.mp47數(shù)據(jù)采集7.1采集流程采集流程見圖1。圖1石窟寺文物近景攝影測(cè)量三維重建作業(yè)總體流程圖7.2控制測(cè)量7.2.1控制測(cè)量應(yīng)按照GB50026進(jìn)行。7.2.2控制測(cè)量與影像采集同時(shí)進(jìn)行，關(guān)鍵控制點(diǎn)的選取結(jié)合影像采集人員的具體需求。47.3原始圖像數(shù)據(jù)采集7.3.1數(shù)據(jù)采集宜圍繞整個(gè)場(chǎng)景均勻的拍攝若干照片，多角度、全方位的進(jìn)行圖像采集，確保數(shù)據(jù)完整性。7.3.2多角度對(duì)整個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行覆蓋拍攝，避免出現(xiàn)拍攝死角；盡可能采用相同焦距拍攝。7.4原始圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理7.4.1圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理，采用專業(yè)圖像處理軟件進(jìn)行圖像的色彩調(diào)節(jié)。7.4.2圖像預(yù)處理時(shí)，要逐一檢查圖像的失焦情況，應(yīng)整體調(diào)節(jié)圖像的曝光和色彩。7.4.3計(jì)算數(shù)據(jù)的格式采用JPEG格式進(jìn)行圖像預(yù)處理。8數(shù)據(jù)處理8.1點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接與誤差改正點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接宜結(jié)合數(shù)據(jù)采集情況和技術(shù)設(shè)計(jì)要求，可選擇直接拼接法和間接拼接法；點(diǎn)云的戰(zhàn)間拼接精度≤2mm。8.2坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換8.2.1石窟寺文物三維掃描點(diǎn)云，應(yīng)根據(jù)物體體量不同，選擇不同坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方式。8.2.2使用絕對(duì)坐標(biāo)的整體轉(zhuǎn)換。8.2.3應(yīng)采用3個(gè)及以上、分布均勻的同名點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，通過參數(shù)模型解算點(diǎn)云坐標(biāo)系和絕對(duì)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差應(yīng)不大于2mm。8.3降噪與抽稀8.3.1點(diǎn)云數(shù)據(jù)中存在脫離采集對(duì)象的異常點(diǎn)、孤立點(diǎn)，應(yīng)采用濾波方法進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)降噪處理。8.3.2根據(jù)處理點(diǎn)云的軟硬件條件和項(xiàng)目需要，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)抽稀應(yīng)符合下列規(guī)定：a)宜采用均勻抽稀，設(shè)定統(tǒng)一密度進(jìn)行抽??；b)保持特征的抽稀，根據(jù)法向量變化和曲率識(shí)別特征區(qū)域，自適應(yīng)進(jìn)行抽稀，抽稀后點(diǎn)云在比較平坦的地方（法向量近似平行）保留較少的點(diǎn)，在表面曲率較大的地方保留多的點(diǎn)。9成果數(shù)據(jù)9.1三維模型9.1.1采用點(diǎn)云三角化的方法建立初步模型。9.1.2采用孔填充、邊修補(bǔ)、簡(jiǎn)化和細(xì)化、光滑處理等技術(shù)手段對(duì)初步模型進(jìn)行優(yōu)化。9.2紋理映射9.2.1紋理映射的閾值（三角網(wǎng)模型與圖像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)偏差值）≤2mm。9.2.2紋理映射完成后檢查圖像和三角網(wǎng)模型的匹配質(zhì)量，對(duì)于超過閾值的映射成果應(yīng)重新選取同名點(diǎn)對(duì)，重新紋理映射。9.3數(shù)字正射影像59.3.1數(shù)字正射影像圖的作業(yè)流程應(yīng)包括點(diǎn)云正攝糾正、圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理、構(gòu)建三角網(wǎng)、紋理映射、圖像輸出、圖像融合、圖像裁切等過程。9.3.2正射影像應(yīng)無明顯配準(zhǔn)痕跡，圖像色彩應(yīng)接近真彩色，紋理應(yīng)清晰、色調(diào)應(yīng)均勻，反差應(yīng)適中。9.3.3圖像輸出應(yīng)滿足成果要求，分辨率不小于150dpi。9.3.4正射影像圖按不同比例輸出時(shí)，相鄰兩張圖像不少于25%的重疊區(qū)域。9.3.5正射影像圖宜采用TIFF格式存儲(chǔ)。9.4平面圖、立面圖、剖面圖9.4.1平面圖、立面圖、剖面圖制作應(yīng)符合GB/T50001、GB/T50103、GB/T50104的規(guī)定。9.4.2剖面圖宜采用點(diǎn)云切片方式繪制，使切片點(diǎn)云投影到平面，基于投影點(diǎn)云描繪。9.4.3點(diǎn)云采集不全或無法準(zhǔn)確獲取結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，對(duì)目標(biāo)物交接關(guān)系明確的，根據(jù)露明部分尺寸推算隱蔽尺寸，反推算的結(jié)果應(yīng)特別說明。平面圖、立面圖、剖面圖的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)實(shí)地檢核，中誤差≤5mm。10成果評(píng)價(jià)10.1點(diǎn)云數(shù)據(jù)按表2詳查內(nèi)容即點(diǎn)云覆蓋情況和點(diǎn)云著色情況評(píng)價(jià)。10.2三維模型按表3詳查內(nèi)容即點(diǎn)云模型正確性和三角網(wǎng)模型正確性評(píng)價(jià)。10.3數(shù)字正射影像圖按表4詳查內(nèi)容即數(shù)學(xué)精度、數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)正確性、圖像質(zhì)量和資料質(zhì)量評(píng)價(jià)。10.4平面圖、立面圖、剖面圖按表5詳查內(nèi)容即數(shù)據(jù)正確性、數(shù)據(jù)格式和資料質(zhì)量評(píng)價(jià)。10.5評(píng)價(jià)方法應(yīng)按照GB/T24356、GB/T18316的規(guī)定進(jìn)行。表2點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢查質(zhì)量元素與詳查內(nèi)容質(zhì)量元素詳查內(nèi)容點(diǎn)云覆蓋情況1.原始點(diǎn)云密度。2.原始點(diǎn)云噪點(diǎn)情況。3.原始點(diǎn)云點(diǎn)間距。4.處理后點(diǎn)云密度。5.處理后點(diǎn)云完整性。6.處理后點(diǎn)云是否有分層，以配準(zhǔn)精度為準(zhǔn)。點(diǎn)云著色情況具有真實(shí)RGB信息。表3三維模型檢查質(zhì)量元素與詳查內(nèi)容質(zhì)量元素詳查內(nèi)容點(diǎn)云模型正確性1.點(diǎn)云模型單位選擇：mm。2.檢查標(biāo)靶點(diǎn)云完整性：a)兩掃描站之間公共標(biāo)靶數(shù)目；b)標(biāo)靶分布情況；c)標(biāo)靶擬合精度；d)掃描站間的配準(zhǔn)精度。6質(zhì)量元素詳查內(nèi)容3.檢查點(diǎn)云模型的可靠性：a)單掃描站云數(shù)據(jù)無相對(duì)偏移；b)點(diǎn)云數(shù)據(jù)噪聲情況。4.檢查點(diǎn)云數(shù)據(jù)是否有分層。三角網(wǎng)模型正確性1.三角網(wǎng)模型的單位：mm。2.三角網(wǎng)模型的空間位置是否正確，保證其與原始點(diǎn)云的空間位置一致。3.無關(guān)模型是否刪除干凈。即與被測(cè)物體不相關(guān)的點(diǎn)云，如行人、飛鳥、標(biāo)靶球等。4.三角網(wǎng)模型表面完整，無孔洞。5.三角網(wǎng)模型無重疊面。即模型無分層，無面的重疊，以避免模型顯示、紋理映射時(shí)出錯(cuò)，同時(shí)減少無用模型。6.三角網(wǎng)模型表面平滑，無釘狀物。7.三角網(wǎng)模型要清晰體現(xiàn)被測(cè)物體的細(xì)節(jié)，保護(hù)模型的表面精度為2mm以內(nèi)。8.帶紋理三角網(wǎng)模型，其紋理需清晰，每2mm*2mm的范圍內(nèi)須有一個(gè)有效像9.帶紋理三角網(wǎng)模型，其紋理需明暗適中，不允許有接縫出現(xiàn)。10.帶紋理三角網(wǎng)模型，其紋理需完整，不允許有空洞出現(xiàn)。表4數(shù)字正射影像圖檢查質(zhì)量元素與詳查內(nèi)容質(zhì)量元素詳查內(nèi)容數(shù)學(xué)精度平面位置精度數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)正確性1.數(shù)據(jù)組織和文件命名的正確性。2.數(shù)據(jù)格式的正確性。3.數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)和投影的正確性。4.原始數(shù)據(jù)使用的正確性。5.圖像分辨率的正確性。圖像質(zhì)量1.圖像色調(diào)和反差。2.圖像清晰度和紋理表現(xiàn)。3.圖像配準(zhǔn)和接邊質(zhì)量。4.圖像外觀質(zhì)量（噪聲、云塊、劃痕、斑點(diǎn)、污跡等）。5.圖像色彩。7質(zhì)量元素詳查內(nèi)容資料質(zhì)量1.元數(shù)據(jù)文件的正確性、完整性。2.其他文檔資料的正確性、