摘要
文物传承历史文化，彰显时代文明，是中华民族在历史长河中不断发展的实物见证。石窟寺作为人类社会发展中不可复制的文化遗产，具有众多价值，文物保护极为重要。然而由于自然环境、人类活动、保护能力的限制，众多文物正面临着加速消亡的危机，文物保护迫在眉睫。由于石窟寺所处环境不同、体量大小不一、几何结构复杂等特点，文物保护工作十分困难，我国的石窟寺文物保护未成体系，正处于起步阶段，主要从被动保护向预防性保护发展，文物数字化更是发展为最主要的预防性保护手段。 随着数字化技术的飞速发展，摄影测量技术、三维激光扫描技术、地质探测技术、计算机视觉等被广泛应用于文物保护行业，为文物数字化保护和长久留存提供了有效手段。本文以驼山石窟一号窟为例，通过站式扫描仪、手持精细扫描仪、数码相机获取石窟的点云与影像数据，提出以站式扫描点云为整体控制网、手持精细扫描点云与密集匹配点云融合的精细化建模方法；通过经典ICP算法与旋转角约束ICP算法进行配准实验，分析其在多源点云数据中的配准精度，点云配准完成后利用泊松算法进行点云重建；介绍了薄板样条函数的纹理映射方法及不足，对每个控制点赋予不同的权值，使每个控制点在不同的弹性系数约束下完成复杂模型的纹理映射；文物数字化完成后，采用X射线荧光、X射线衍射、回弹检测等无损探测技术对石窟寺进行病害检测分析，为石窟寺预防性保护提供一套切实可行的保护方案，主要结论如下： （1）以多源数据为基础，通过旋转角约束ICP配准算法与加权薄板样条函数的纹理映射方法能够在保证精度和效率的前提下，实现特殊空间环境下石窟寺文物的精细化建模，融合建模模型几何结构更加完整，细节保留更充分，纹理无错位、失真等现象，能有效保证文物模型的客观性和真实性。 （2）加权薄板样条函数的纹理映射方法对复杂模型的纹理映射效果更好。通过薄板样条函数与加权薄板样条函数进行纹理映射实验，结果表明添加控制点权重的方法对复杂模型的映射结果更加准确，解决了特征复杂位置纹理错位、拉花等现象，有效消除了刚性配准方式引起的局部不匹配误差。 （3）驼山一号窟主要面临水体侵蚀破坏，提出窟外建设窟檐和利用水硬性石灰封堵岩体裂隙的方式解决水害威胁。驼山一号窟主要成份为微晶白云石、方解石和微晶石英混杂堆积，岩体质地均匀，抗压强度较高，抗风化能力较弱，容易被水溶解，且石窟周围裂隙丰富，受水体侵蚀严重。
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