-
<正>【主持人语】我国文化遗产蕴含着中华民族特有的精神价值、思维方式、想象力,体现着中华民族的生命力和创造力,是各民族智慧的结晶,也是全人类文明的瑰宝。保护文化遗产,保持民族文化的传承,是连接民族情感纽带、增进民族团结和维护国家统一及社会稳定的重要文化基础,也是维护世界文化多样性和创造性、促进人类共同发展的前提。借助信息技术,文化遗产能够更便捷地走进人们的生活,让更多的人感受到民族文化的韵味。文化遗产数字化保护是信息科技在文化遗产领域的交叉应用,涉及人工智能、虚拟现实、图像处理等技术前沿。
2021年05期 v.51;No.254 709+768页 [查看摘要][在线阅读][下载 1248K] [下载次数：1252 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 耿国华;冯龙;李康;周明全;王小凤;
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。
2021年05期 v.51;No.254 710-721页 [查看摘要][在线阅读][下载 1460K] [下载次数：2340 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：40 ] |[阅读次数：0 ] - 赵俊莉;周明全;王曦;张念凯;耿国华;税午阳;张娟;
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。
2021年05期 v.51;No.254 722-733页 [查看摘要][在线阅读][下载 1561K] [下载次数：225 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 耿国华;薛米妍;周蓬勃;拓东成;马星锐;刘晓宁;
陶瓷文物修复是文物保护研究中一项重要内容,对碎片分类可提高修复效率。针对人工标注分类耗时长、效率低、主观因素大等问题,该文基于对比学习方法对陶瓷显微图像进行分类,然而,传统的SimCLR(a simple framework for contrastive learning of visual representations)对比学习网络不能精准提取陶瓷显微图像细节,因此,该文将SimCLR网络与多尺度方法结合,对陶瓷显微图像进行分类。首先,将采集到的陶瓷显微图像进行增强并提取特征,在特征提取模块使用多尺度卷积操作替换SimCLR中的标准卷积,使得网络具有更大的感受野,提取到更加准确的特征信息;其次,使用多层感知机(MLP)将提取到的特征进行降维处理,提高后续计算效率;最后,使用归一化温度标度的交叉熵损耗对模型进行优化。实验结果表明,改进后的网络在陶瓷显微图像分类中比原始网络准确率提高1.8%,达到98.6%,且网络参数只增加了0.11 m。该方法能以较小的代价有效对陶瓷碎片分类,辅助文物修复。
2021年05期 v.51;No.254 734-741页 [查看摘要][在线阅读][下载 1409K] [下载次数：941 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：0 ] - 王跃进;耿国华;郭沛瑶;拓东成;景云鹏;朱新懿;刘晓宁;
由于颅骨面貌数据较少,现有颅面复原方法获得面貌模型具有一定局限性,复原结果仅含有物理几何信息,缺纹理、睁眼状态等真实感信息,这些信息缺失均影响进一步颅骨身份识别。该文提出了一种基于对抗生成网络的P-GAN来重现逼真面貌。针对Pix2Pix(image-to-image translation)网络复原面貌的真实感不足,文中基于Pix2Pix网络提出一种P-GAN网络将复原面貌进行真实感处理,在Pix2Pix基础上添加面貌约束网络P-net。使用VGG16(visual geometry group)提取面貌特征,使用SE-Block(sequeze and excitation)加强网络收敛,使用Face++来挑选最相似样本。网络输入为复原面貌图像与真实人脸图像,Contrastive loss和Triplet loss结合作为损失函数,将复原面貌数据Frankfurt校正与归一化后,输入P-GAN网络获取真实感复原面貌。
2021年05期 v.51;No.254 742-749页 [查看摘要][在线阅读][下载 1412K] [下载次数：296 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 王淑睿;郭宝;郭锐哲;耿国华;周芯羽;张雨禾;
陶质文物碎片上同时包含尖锐特征和平滑特征,且文物碎片的原始表面并不光滑,因此,针对陶质文物碎片的散乱点云模型,该文提出一种鲁棒的特征提取方法。首先,基于法向估计和区域生长,建立一种基于模糊集的区域生长法,将每个潜在曲面划分成一个区域,区域间相交部分的点标记为潜在特征点。然后,将点在局部平面上的投影残差作为特征值,计算点在不同尺度下成为特征点的可能性进行特征提取。最后,采用"双生长圆"策略,生成特征折线,并对其进行平滑处理得到平滑特征线。实验结果表明,该方法稳定、抗噪性强,在有效提取尖锐特征的同时,还能尽可能多地保留较平滑的特征,针对各类模型,均能获得较好的效果。
2021年05期 v.51;No.254 750-758页 [查看摘要][在线阅读][下载 1623K] [下载次数：334 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 曾升;周蓬勃;周明全;
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。
2021年05期 v.51;No.254 759-767页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K] [下载次数：124 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 彭进业;张涵毓;付毅豪;张群喜;刘璐;王珺;
随着光学成像技术的发展,越来越多的成像技术应用于文物保护分析领域。其中,高光谱成像以其无损、非接触以及"图谱合一"的特点受到广泛关注。然而,受成像传感器的物理限制,现有高光谱图像空间分辨率远不及RGB三通道的高清数码相机,极大阻碍了文物高光谱数字化的应用。针对此问题,该文首先设计了一套文物高光谱数字化采集流程,便于规范化采集同一场景的RGB和高光谱图像数据,为后续融合增强带来便利。其次,提出了基于多尺度多支路的RGB和高光谱图像融合方法,通过设计空间光谱融合模块和细化模块,获取具有高空间和高光谱分辨率的数字化影像。实验结果表明,无论从主观视觉还是客观指标,提出的方法在保持光谱分辨率的同时,更好地提高了空间分辨率。
2021年05期 v.51;No.254 769-777页 [查看摘要][在线阅读][下载 1795K] [下载次数：562 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 王珺;孙进越;俞凯;刘成;吴晨;陈有路;胡琦瑶;
青铜器锈蚀标识在青铜器保护修复中具有重要作用。目前,青铜器锈蚀标识以人工标识为主,但是,由于该青铜器锈蚀较为混杂,不易识别,也会因个人经验差异出现标注不一致等问题。因此,该文提出了一种青铜器锈蚀智能标识方法,即基于分组LSTM与CNN的标识方法(multi-group LSTM and CNN,MGLC)。该方法对青铜器高光谱图像设计了一种端到端的网络,该网络在CNN网络的基础上引入了多分组策略的LSTM网络,CNN网络可以提取丰富的空间信息,多分组策略的LSTM可以探索光谱的上下文信息,MGLC网络有效地结合了青铜器高光谱图像的空间信息和光谱信息。实验表明,该方法在青铜器锈蚀类别的智能标识中具有良好的效果。
2021年05期 v.51;No.254 778-786页 [查看摘要][在线阅读][下载 1824K] [下载次数：547 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 刘逸堃;高东亮;马朝龙;范子龙;李心坚;彭进业;
龙门石窟奉先寺石刻的保存状况与其所处的微环境特征息息相关。利用无线传感器网络对奉先寺窟前各环境因素进行了实时监测和数据收集,结合时间序列分析方法对保存环境进行了评估。研究表明,奉先寺的空间结构同时起到了贮存水汽和保温的作用,最终使得窟前相对湿度水平与窟外相仿;窟前未能有效地起到缓解湿热环境短期波动的作用,说明内外空气交换频繁;窟前石刻因其所处方位的不同,其保存状况有差异,西壁卢舍那大佛更易出现表面污染物沉积,北壁碑刻更易产生表面结露的现象,而西、北壁同时面临更高的温差应力风化的风险;奉先寺的空间结构降低了窟前风速,对减缓风力风化起到一定作用;窟前CO_2浓度变化主要受植被夜间蒸腾作用的影响,而游客参观行为的影响较小。该研究实现了对奉先寺环境信息的深入挖掘,为其未来的预防性保护工作提供了科学依据。
2021年05期 v.51;No.254 787-796页 [查看摘要][在线阅读][下载 2245K] [下载次数：584 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ] - 黄晓娟;严静;范娟娟;杜冠博;陈刚;王占奎;王丽琴;
采用金相显微观察、扫描电镜能谱、X光照相等多种技术手段,对周原贺家遗址出土的青铜车马器进行了金相组织观察、成分分析、工艺痕迹调查,以及绿松石镶嵌工艺痕迹观察。在此基础上,利用三维扫描、高清照相、数字建模等技术对周原出土的镀锡铜车马器进行了详细的信息采集,使出土时残损的器物原貌得到了完整复原。同时,结合车马坑遗迹实验室清理的数字化信息,对整个马车及各镀锡铜饰件的装饰位置进行了数字化复原,使西周"第一豪车"生动地展现在观众面前。
2021年05期 v.51;No.254 797-806页 [查看摘要][在线阅读][下载 2083K] [下载次数：721 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 孟宪佳;傅利平;刘栋;杨文静;
高性能计算能力是衡量和体现一个国家核心竞争力和综合国力的重要标志,该文对高性能计算国内外发展现状进行了梳理与分析,并从大型遗址遥感目标检测与识别、三维重建、图形与动画渲染、劣化模拟与风险评估、关联关系挖掘与可视化分析等5个方面对高性能计算在文化遗产领域应用前景进行了探讨,为高性能计算发展及其在文化遗产保护研究领域的应用提供参考。
2021年05期 v.51;No.254 807-815页 [查看摘要][在线阅读][下载 1716K] [下载次数：912 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 张少博;赵万青;彭进业;张晓丹;胡琪瑶;王珺;
针对文化遗产资源缺少生动逼真、沉浸感的展示的问题,基于增强现实技术,融合人工智能,提出了一种基于物体6D姿态估计算法的增强现实博物馆展示系统,用于文化遗产三维可视化展示。物体的6D姿态估计是指检测图像中出现的物体,并且估计其相对观察者的3D位置和方向。在增强现实领域中,6D姿态估计用于测量真实环境中物体的姿态,并将虚拟物体以正确的姿态添加到它们上面。针对增强现实系统中场景和对象融合精度低、速度慢的问题,研究了一种端到端的物体6D姿态估计网络,实现从RGB图像中进行物体目标检测以及姿态估计,提出的方法使用并联网络结构提取高分辨率特征,可以保留更多的空间信息,提升预测物体关键点的精度,使用一个姿态推理网络方式替代传统的数学计算方法,从关键点中得到物体的姿态,实现端到端姿态估计,提升检测速度。在该方法的基础上,研究了结合云计算、5G通信等多项技术的增强现实分布式框架,实现移动端的增强现实应用。实验结果表明,文中提出的物体6D姿态估计方法的准确率达到92.6%,运行速度达到30帧/s,满足增强现实应用的需求,可用于增强现实博物馆展示系统,为其提供生动的互动内容,突破文化遗产实物的时空局限性,为观众带来身临其境的参观体验。
2021年05期 v.51;No.254 816-823页 [查看摘要][在线阅读][下载 1809K] [下载次数：582 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：0 ]
- 蒲仁海;
查明地震波衰减含气检测法多解性的地质成因、类型,并找到多解性的排除方法,对隐蔽油气藏的勘探和非常规气甜点的识别具有重要意义。研究表明,非含气衰减异常多由某种异常低速的岩性如煤层、钙质含量变低的砂岩、混积岩中的砂泥岩等引起。衰减地层的时代可以是较浅的古近系,也可以是埋深较大的古生界。具衰减异常的非含气地层衰减时的调谐厚度一般为20～100 m,衰减后的主频降低5～10 Hz或更多,衰减异常的平面形态和面积受控于低速体的类型和成因,有的为蛇曲状、带状或朵状,有的为微含气的圈闭形态,有的为面积可达数百平方公里的不规则形态。研究后认为,根据岩性法、圈闭成藏要素法和规模法等方法可以排除某些非含气地层引起的地震烃类检测异常,从而提高油气检测的成功率。
2021年05期 v.51;No.254 864-876页 [查看摘要][在线阅读][下载 3027K] [下载次数：172 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 王晓琳;张小莉;王祥;杨振;李亚军;
综合薄片鉴定、铸体薄片、扫描电镜、X衍射全岩分析、压汞等方法,系统研究鄂尔多斯盆地枣园安塞延长组长8致密砂岩储层的岩石学矿物学特征、孔隙结构特征、物性以及成岩作用的差异性对储层的影响等。研究发现,其储层岩性主要为细粒长石砂岩,分选较好—中等,胶结物含量较高,杂基较少,结构成熟度较高,成分成熟度较低,孔隙度平均值为7.94%,渗透率平均值为0.63×10~(-3)μm~2;孔隙类型主要为残余粒间孔,长石溶蚀孔、铸模孔等次之,组合类型为残余粒间孔长石、岩屑溶蚀孔微孔型,为微—细喉道,有少量的中喉道,为低孔、特超低渗储层;压实、胶结、溶蚀、交代等成岩作用是导致研究区长8储层孔隙结构等差异性的关键因素,压实、胶结作用是导致储层孔隙结构破坏、储层致密化的主要原因,压实作用使孔隙减少率平均在16.61%,胶结作用使孔隙度损失平均在18.28%,溶蚀作用对储层具有改造作用,但效果有限。
2021年05期 v.51;No.254 877-890页 [查看摘要][在线阅读][下载 2917K] [下载次数：1020 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] - 马海勇;韩天佑;周磊;蔡玥;
利用岩心观察、地震解释资料和地层厚度印模等方法对鄂尔多斯盆地姬塬地区前侏罗纪古地貌的沉积特征进行研究。研究表明,研究区前侏罗纪古河的沉积特征主要为河道充填沉积,在沉积过程中伴有对河谷的侵蚀下切作用。宁陕古河自研究区西北向东南穿流而过,河谷发育,展布长达120 km,主河道宽20～30 km。蒙陕古河流向自北向南,主河道宽10～20 km。姬塬高地东斜坡平均坡降9～11 m/km,其上沉积了厚度约80 m的中粗砂岩、细砂岩地层。姬塬高地南斜坡平均坡降5～7 m/km,斜坡前缘发育阶地。研究认为,研究区古地貌形态可划分为高地、斜坡带、古阶地、河谷区、河间丘等5种古地貌单元,包含姬塬高地、定边高地及安边高地等3个高地,蒙陕古河、宁陕古河等2个古河;姬塬高地南部、定边高地南部及安边高地西部发育古阶地,蒙陕古河、宁陕古河河谷两侧发育斜坡带,蒙陕古河河道内部发育河间丘。
2021年05期 v.51;No.254 891-900页 [查看摘要][在线阅读][下载 2578K] [下载次数：599 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：1 ] - 樊婷婷;车飞翔;柳益群;杨皓凯;周梦影;
准噶尔盆地东部的红柳峡地区位于卡拉麦里断裂以南,是探讨准噶尔盆地是否存在前寒武纪基底问题的代表性地区之一,因此针对该区中元古代札曼苏岩群中的浅变质碎屑岩,进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年研究。研究结果表明,测定的110颗碎屑锆石的年龄分布范围为409±8 Ma至1 387±54 Ma,具有多峰的分布特征,其中碎屑锆石的年龄主要集中在409～516 Ma,其主峰为462～488 Ma,次要的峰为433～460 Ma、490～516 Ma和409～425 Ma,并有4粒碎屑锆石年龄介于742～1 387 Ma之间。研究认为,该沉积岩的形成时代不是中元古代而是泥盆纪;综合该区的变质玄武岩和辉长岩锆石同位素定年数据,认为札曼苏岩群形成时期的下限不早于早泥盆世。其古老锆石年龄数据结合区域综合对比分析得出,沉积物源区——准噶尔盆地东部可能存在前寒武纪结晶基底的重要信息。
2021年05期 v.51;No.254 901-910页 [查看摘要][在线阅读][下载 2690K] [下载次数：187 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]