秦陵文物数字化及虚拟复原研究综述 被引量：12

1

作者 耿国华 冯龙 +2 位作者 李康 周明全 王小凤 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期709-721,共13页

文化遗产是中华五千年悠久历史的重要载体,也是传承中华文化的特殊资源,然而,历经千百年的风化侵蚀、战火和历史变迁,文化遗产都遭到或多或少的冲击和破坏。传统复原方法存在记录手段单一、信息不全面、手工复原周期长、展陈受限、人工... 文化遗产是中华五千年悠久历史的重要载体,也是传承中华文化的特殊资源,然而,历经千百年的风化侵蚀、战火和历史变迁,文化遗产都遭到或多或少的冲击和破坏。传统复原方法存在记录手段单一、信息不全面、手工复原周期长、展陈受限、人工管理效率低等缺陷。利用三维扫描技术、数字化手段及信息化方法对文物进行数字化建模及虚拟复原与展示等,能够极大地缩短文物复原周期,可避免由于直接接触对文物造成的二次破坏;同时,借助于计算机视觉、人工智能、光学扫描等技术,能够为新形态考古发掘与文物保护奠定基础。针对文物修复与保护领域的这些重大需求,西北大学可视化技术研究所项目组自20世纪90年代起就开展了相关研究,取得的系列成果已应用于秦陵等多个文物保护单位。该文从古人面貌虚拟复原、复杂外观文物数字化、考古遗址场景建模与展示、考古过程记录与应用、破损破碎文物虚拟修复、文物碎片自动分类文化遗产的数字展示传播7个方面,对项目组近期的最新研究工作进行总结和分析,并对未来的研究方向进行展望。 展开更多

关键词 文物虚拟保护 文物数字化建模 古人面貌复原 文物碎片拼接

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面向非遗美术图像分类的提示学习方法

2

作者 张秦瑜 刘鑫达 +1 位作者 鲁倬铭 周明全 《西北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期106-117,共12页

针对中国非物质文化遗产美术作品分类中处理效率低、数据复杂等问题,提出了一种基于预训练视觉语言大模型的上下文提示微调策略,以提升小样本情况下的分类性能并应对当前任务的挑战。该方法通过引入可学习的上下文优化提示(软提示),使... 针对中国非物质文化遗产美术作品分类中处理效率低、数据复杂等问题,提出了一种基于预训练视觉语言大模型的上下文提示微调策略,以提升小样本情况下的分类性能并应对当前任务的挑战。该方法通过引入可学习的上下文优化提示(软提示),使模型能够在少量样本条件下快速适应下游分类任务,从而有效缩短训练时间并提升收敛速度。具体而言,利用注意力机制,将由软提示生成的文本特征与预训练视觉语言模型的原始特征相结合,并通过对比损失优化嵌入表示。这一机制减少了不同特征之间的嵌入差异,避免了模型对已知类别的过度拟合,提升了在未见类别上的泛化能力。此外,保留原始特征信息帮助模型避免训练过程中遗忘基础知识,确保即便在小样本条件下,模型仍能保持较高的分类准确率。实验结果表明,所提出方法在非遗美术图像分类任务中的准确率提升了1.79%,泛化识别能力提升了10.4%,同时具备较低的计算成本。 展开更多

关键词 非物质文化遗产 图像分类 上下文优化 注意力机制

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图像理解中的卷积神经网络 被引量：434

3

作者 常亮 邓小明 +4 位作者 周明全 武仲科 袁野 杨硕 王宏安 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期1300-1312,共13页

近年来,卷积神经网络(Convolutional neural networks,CNN)已在图像理解领域得到了广泛的应用,引起了研究者的关注.特别是随着大规模图像数据的产生以及计算机硬件(特别是GPU)的飞速发展,卷积神经网络以及其改进方法在图像理解中取得了... 近年来,卷积神经网络(Convolutional neural networks,CNN)已在图像理解领域得到了广泛的应用,引起了研究者的关注.特别是随着大规模图像数据的产生以及计算机硬件(特别是GPU)的飞速发展,卷积神经网络以及其改进方法在图像理解中取得了突破性的成果,引发了研究的热潮.本文综述了卷积神经网络在图像理解中的研究进展与典型应用.首先,阐述卷积神经网络的基础理论;然后,阐述其在图像理解的具体方面,如图像分类与物体检测、人脸识别和场景的语义分割等的研究进展与应用. 展开更多

关键词 卷积神经网络 图像理解 深度学习 图像分类 物体检测

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基于样例的古建模型快速重建 被引量：5

4

作者 杜国光 周明全 +1 位作者 樊亚春 武仲科 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1961-1968,共8页

针对古建模型的快速重建,提出了一种基于样例的古建模型快速重建方法。该方法采用基于激光扫描仪等设备的建模方法、基于多幅照片的建模方法和手动建模方法构建中国古建构件模型库;在此基础上采用基于语义和草图的三维模型检索方法在古... 针对古建模型的快速重建,提出了一种基于样例的古建模型快速重建方法。该方法采用基于激光扫描仪等设备的建模方法、基于多幅照片的建模方法和手动建模方法构建中国古建构件模型库;在此基础上采用基于语义和草图的三维模型检索方法在古建模型构件库中检索所需模型构件,选择最近似模型;在自主开发的虚拟现实快速模型构建平台VR Studio上实现快速古建模型构建;使用重建的古建模型构建三维场景。提出的方法大大加快了古建模型建模速度,且用其构建的场景具有较好的真实感。 展开更多

关键词 古建 三维重建 三维模型检索 虚拟现实

原文传递

基于调整轮廓线权重的文物碎块自动拼接方法 被引量：2

5

作者 耿国华 姚文敏 +5 位作者 周明全 刘杰 徐雪丽 曹欣 刘阳洋 李康 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期397-403,共7页

由于自然或人为因素,文物经常以破损的碎块形式呈现,将诸多不规则碎块准确拼接使文物复原是一项耗时费力的工作。为此,该文提出一种基于断裂面信息的文物碎块自动拼接方法,该方法包含匹配和配准两个阶段。第一阶段,根据断裂面轮廓线分... 由于自然或人为因素,文物经常以破损的碎块形式呈现,将诸多不规则碎块准确拼接使文物复原是一项耗时费力的工作。为此,该文提出一种基于断裂面信息的文物碎块自动拼接方法,该方法包含匹配和配准两个阶段。第一阶段,根据断裂面轮廓线分割出断裂面,基于快速点特征直方图搜索匹配点对,并调整轮廓线上点的权重,得到匹配关系。第二阶段,提出一种由粗到细的配准策略,采用基于主成分分析(PCA)的粗配准方法获得初始位置估计,然后应用深度最近点神经网络(DCP)做进一步调整。实验结果表明:该文配准方法的配准成功率较其子方法分别提升了2.22%和18.06%,平均绝对误差仅为0.9202 mm,能够应对轮廓线破损情况,完成断裂面较为完整的文物碎块拼接。 展开更多

关键词 断裂面 轮廓线 快速点特征直方图 主成分分析 深度最近点

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一种改进Ball Pivoting的散乱点云数据重建算法 被引量：6

6

作者 胡丝兰 周明全 +1 位作者 税午阳 武仲科 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2446-2452,共7页

Ball Pivoting算法主要是用来对点云数据进行表面重建,算法是从一个种子三角形开始的,球沿着这个种子三角形的一个边进行旋转,直到这个球接触到下一个点,该边与该点组成一个三角形。该算法主要的缺点是当点云数据不均匀的时候球在滚动... Ball Pivoting算法主要是用来对点云数据进行表面重建,算法是从一个种子三角形开始的,球沿着这个种子三角形的一个边进行旋转,直到这个球接触到下一个点,该边与该点组成一个三角形。该算法主要的缺点是当点云数据不均匀的时候球在滚动的过程当中不会接触到点,因此会产生洞。提出了一种对散乱点云数据进行重建的改进的Ball Pivoting算法;对初始点云数据构建k-d树,使得搜索区域算法时间效率提高;使用可变半径搜索改进算法,使得算法能够处理不均匀的点云数据而不会产生洞;优化了网格的拓扑结构。实验结果证明该算法相对于Ball Pivoting算法效率高,且不会生成洞,三角网格的拓扑结构好。 展开更多

关键词 BALL Pivoting三角化 三角网格 散乱点云数据 K-D树

原文传递

数字博物馆文物三维模型基于谱分析的数字水印技术 被引量：3

7

作者 杨国梁 周明全 +2 位作者 武仲科 税午阳 王康 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2136-2141,共6页

提出了一种保护数字博物馆文物三维网格模型版权的鲁棒非盲水印算法。采用谱分析的方法将三维模型的空间信息和颜色信息转换到谱空间,使得水印能量能够在模型上得到充分的扩散,使算法针对各种变换均有较强鲁棒性;采用模型分片技术,在模... 提出了一种保护数字博物馆文物三维网格模型版权的鲁棒非盲水印算法。采用谱分析的方法将三维模型的空间信息和颜色信息转换到谱空间,使得水印能量能够在模型上得到充分的扩散,使算法针对各种变换均有较强鲁棒性;采用模型分片技术,在模型子块上独立嵌入和提取水印,提高了运算效率和整体鲁棒性,并使算法获得抵御剪裁攻击的能力;采用基于薄板样条函数的待测模型标准化方法,获得抵抗重建网格拓扑关系攻击和仿射变换攻击的能力;采用QR-code技术对水印信息进行高效方便的编码和解码,QR-code基于Reed-Solomon的容错机制提高了算法的鲁棒性。实验结果证明添加水印后的三维模型有着较好视觉质量,同时对三维模型的仿射变换、坐标点随机噪声、模型光滑、重新网格化、模型裁剪都有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 数字博物馆 版权保护 三维数字水印 谱分析 QR-code

原文传递

基于盘B样条和对应的二维动画生成技术 被引量：1

8

作者 王玉娇 武仲科 王学松 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2009-2014,共6页

利用计算机实现二维动画自动生成一直是动画领域中极具挑战性的问题。提出了一个计算机辅助二维动画中间帧自动生成的方法,以放宽对用户输入的限制。这里使用盘B样条曲线表示笔划,采用基于快速行进算法的曲线匹配,找出关键帧之间的最佳... 利用计算机实现二维动画自动生成一直是动画领域中极具挑战性的问题。提出了一个计算机辅助二维动画中间帧自动生成的方法,以放宽对用户输入的限制。这里使用盘B样条曲线表示笔划,采用基于快速行进算法的曲线匹配,找出关键帧之间的最佳笔划对应关系,通过对应笔划间的几何插值,计算出中间帧,从而实现二维动画的中间帧自动生成。 展开更多

关键词 二维动画 盘B样条 对应 FMM算法 笔划连接 插值

原文传递

结合颅骨形态特征与神经网络的民族判别 被引量：1

9

作者 孙慧杰 赵俊莉 +3 位作者 郑鑫 热孜万古丽·夏米西丁 李奕 周明全 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期641-649,共9页

针对颅骨民族判别问题,提出结合颅骨形态特征与神经网络的判别方法,可以推进法医人类学的发展,加快探索民族发展历程。首先,根据颅骨形态学相关研究,提取36个维吾尔族和汉族颅骨数据的几何特征;其次,采用反向传播神经网络(BPNN)对特征... 针对颅骨民族判别问题,提出结合颅骨形态特征与神经网络的判别方法,可以推进法医人类学的发展,加快探索民族发展历程。首先,根据颅骨形态学相关研究,提取36个维吾尔族和汉族颅骨数据的几何特征;其次,采用反向传播神经网络(BPNN)对特征向量进行民族判别,并通过Adam算法对网络进行优化,避免陷入局部最优值,添加正则化项保证算法稳定性;最后,分别采用2种网络结构进行对比实验,输入层、隐藏层和输出层的神经元个数分别为36、6、2和36、12、2,并设置不同初始学习率进行对比实验。结果表明:隐藏层神经元个数为12、学习率为0.0001时,分类精度最高,测试阶段平均准确率最高为97.5%。为了验证所提方法的普适性,生成116例国外颅骨数据进行实验,测试阶段平均准确率为90.96%。相比较于支持向量机(SVM)、决策树、KNN、Fisher等机器学习方法,所提方法学习能力更强且分类精度有明显提升。 展开更多

关键词 颅骨形态特征 反向传播神经网络(BPNN) 颅骨民族判别 机器学习 Adam算法

原文传递

一种三维模型多层级视点描述符 被引量：1

10

作者 曾升 周蓬勃 周明全 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期759-767,共9页

3D形状识别是计算机视觉领域非常重要的问题之一,三维模型的描述符对不同类别模型的区分度影响着3D形状识别的精度。基于视图的描述符应用非常广泛,然而多数方法主要研究算法,以不断提升公共数据集的识别精度,却很少深入分析在细粒度分... 3D形状识别是计算机视觉领域非常重要的问题之一,三维模型的描述符对不同类别模型的区分度影响着3D形状识别的精度。基于视图的描述符应用非常广泛,然而多数方法主要研究算法,以不断提升公共数据集的识别精度,却很少深入分析在细粒度分类数据上的视图选择对区分能力的影响。该文提出一种新的多层级视点描述符,该描述符以一组视点组成,为3D模型提供了一组最优的二维视图选择,并设计实验对比在细粒度分类数据上的识别精度。首先,我们建立均匀的球状观察视点模型,以具备直观语义信息的上、前、右等视点为初始视点。其次,分区域从模型投影边缘的倒角距离比较中得出最优视点,作为下一层的种子点,不断细分获取不同层级的视点组合得到多层级视点描述符,使用测地距离来衡量模型间的相似度。最后,使用视点间的测地距离来计算同类别及不同类别间的相似度,验证多层级视点描述符的区分能力,选择更加精细分类的三维模型数据以验证识别能力,在多视图卷积神经网络上进行对比。应用该文描述符提供的视图选择在训练数据无论是否进行随机水平旋转,都有非常明显的识别精度提升。 展开更多

关键词 3D形状识别 多层级 倒角距离 最优视图 细粒度分类

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颅面相似性度量与评价

11

作者 赵俊莉 周明全 +4 位作者 王曦 张念凯 耿国华 税午阳 张娟 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期722-733,共12页

颅骨和面貌是人的重要生物特征,也是法医人类学的重要研究内容,由于其具有复杂的拓扑结构和相似的几何结构,颅面相似性度量以及颅面复原结果评价仍然是一个极具挑战性的难题。该文梳理了近年来颅面相似性度量与复原结果评价方面的研究,... 颅骨和面貌是人的重要生物特征,也是法医人类学的重要研究内容,由于其具有复杂的拓扑结构和相似的几何结构,颅面相似性度量以及颅面复原结果评价仍然是一个极具挑战性的难题。该文梳理了近年来颅面相似性度量与复原结果评价方面的研究,将现有的颅面相似性度量与评价方法分为主观定性和客观定量的方法,从这两方面进行总结归纳,重点从几何方法、视觉方法和统计方法这3方面阐述了现有的客观定量的评价方法,并指出未来研究发展的趋势,以期促进颅面领域的研究及在刑侦、考古、医学等领域的应用,为今后在该领域的深入研究提供帮助。 展开更多

关键词 颅面 相似性度量 复原结果评价

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颅骨点云曲面重建的Euler’s Elastica模型

12

作者 牛慧勤 潘振宽 +1 位作者 赵俊莉 周明全 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期1515-1523,共9页

为从具有复杂拓扑关系的颅骨点云数据中重建精确、光滑的隐式曲面,提出了基于Euler’s Elastica的变分水平集方法.首先,将Euler’s Elastica作为正则化约束引入变分能量泛函,采用增广拉格朗日方法将变分能量泛函最小化问题转化为一系列... 为从具有复杂拓扑关系的颅骨点云数据中重建精确、光滑的隐式曲面,提出了基于Euler’s Elastica的变分水平集方法.首先,将Euler’s Elastica作为正则化约束引入变分能量泛函,采用增广拉格朗日方法将变分能量泛函最小化问题转化为一系列子问题;其次,分别采用广义软阈值公式、解析公式和快速傅里叶变换求解;最后,在计算过程中采用投影算法,有效地避免了水平集函数的重新初始化过程.实验结果表明,相较于现有方法,所提基于Euler’s Elastica的变分水平集方法具有更好的收敛性和有效性,能够提高重建的精确性,避免曲面边缘的缺失. 展开更多

关键词 曲面重建 水平集方法 Euler’s Elastica 增广拉格朗日方法

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