机载激光雷达作为一种主动遥感技术,可在复杂环境中有效感知地表或浅地表遗迹信息。然而因成本和技术因素,目前在大规模考古调查中仍不普及。基于棱镜式半固态机载激光雷达技术设计了一套涵盖数据采集、处理和考古分析的一站式激光雷达空间考古调查方法,在满足激光雷达数据精度要求的同时,降低了考古工作者学习和应用的难度,并以南阳地区古代城址调查为例,在各种复杂的遗迹赋存环境中进行了试验。实践表明,该方法能够高效、高质量地完成复杂赋存环境下的考古遗迹信息获取与感知,为考古调查和遗址保护监测等工作提供坚实的数据基础,进而推动机载激光雷达在考古调查中的普及应用。
在三维几何建模领域,孔洞指三维模型表面的不完整性,通常产生在数据采集、处理或转换过程中,这些孔洞的存在可能会对模型的几何完整性和视觉质量造成显著影响。在文化遗产保护领域,传统的孔洞修复技术侧重于几何表面的修复,而忽略了纹理信息的修复,纹理信息对于恢复文物的真实感和材质特性至关重要。文中提出了一种结合几何和纹理修复的扩散模型方法,特别适用于文物面部模型的修复。由于缺乏文物面部模型的基准真值,使用相似的残缺黄种人面部模型进行评估,鉴于公开可用的黄种人面部数据集较为稀缺,构建了一个黄种人面部数据集,包含约20 000张黄种人面部图像、对应的三维模型及其纹理,以及渲染得到的高保真面部图像。首先,在构建的数据集上进行测试,以验证所提方法的有效性。结果显示,与现有基准方法相比,该方法在面部图像修复方面取得了显著改进,并且实现了对面部三维模型几何表面和纹理信息的同步修复。其次,将所提出的修复技术应用于文化遗产中的文物面部模型,通过实验验证该方法在文物面部模型的几何和纹理修复方面均展现出了优异的性能。研究结果为文物面部模型的数字化修复提供了一种有效的技术手段,有助于提高文物保护和数字化展示的质量。
针对书画文物保护工作中人工病害调查和病害图绘制效率低的问题,探索了基于深度神经网络的目标检测技术识别书画病害的可行性。选择YOLOv5系列模型并根据本研究任务特点对其结构做了优化,包括FGSM算法、CmBN策略、Dropblock正则化和CIOU_-Loss损失函数。利用博物馆馆藏书画文物素材,融合Mosaic数据增强方法进行书画文物图片的增强,设计了滑动窗口检测技术、图像逐层分析和定位裁剪技术,初步训练出了2个具备病害识别功能的模型,根据模型性能检验指标最终选择了YOLOv5x6作为本研究任务的模型。测试结果表明,该模型以较高的准确率和查全率识别出了待检测病害,用时仅为人工的千分之一。该技术的引入可极大提高文物病害识别效率,并且在病害识别过程中保持客观、稳定的标准。
对瓷器文物显微气泡的分割,可以更加清晰地观察瓷器表面微观气泡的形态、数量以及分布规律,进而辅助文物专家进行瓷器碎片分类和文物鉴定等工作。但瓷器显微图像中气泡复杂多变,大小及分布不均匀,现有图像分割方法难以适应瓷器显微气泡特征。因此,该文提出一种基于卷积激活单元的网络AGUNet++,该网络重新设计密集跳跃连接,节点间采用Z字形连接方式,充分提取图像语义特征,防止信息丢失;同时,在卷积单元的密集跳跃连接处,结合注意力门控模块Attention Gate提出卷积激活单元CAU,增强与瓷器文物显微气泡分割任务相关的气泡区域学习,抑制不相关的区域;在训练过程中对每一层子网络的输出采用深度监督和交叉熵损失,有效增强瓷器文物显微气泡特征提取能力,细化分割结果。该方法在SD-saliency-900以及PRMI数据集上的实验结果表明,与经典图像分割网络相比,AGUNet++在MIoU、Precision、Recall和F1分数中均有一定的提升,表现出更好的分割效果。
秦腔,作为中国传统戏曲艺术的瑰宝,拥有深厚的历史底蕴。然而,秦腔早期的影像资料常受噪声和失真影响,导致画质不佳,严重妨碍了秦腔数字档案的保存品质。目前应用的视频去噪技术在处理秦腔那色彩丰富、纹理复杂的服饰时,往往没有充分利用视频帧序列的时间连贯性,使得去噪效果并不理想,难以有效保留视频帧的核心特征。基于注意力机制的秦腔视频去噪算法开展研究,针对现有视频去噪算法忽略帧间时序相关性导致效果不佳的问题,提出了一种新的视频去噪算法,该算法利用双门控注意力机制进行时序信息的融合。首先,通过时序融合模块,将视频连续帧的时序信息进行有效整合;其次,利用双门控注意力去噪网络精确识别并消除时序上的噪声;最后,通过多头交互注意力精炼模块进一步细化特征,以消除去噪过程中可能产生的伪影并恢复丢失的细节,从而提升去噪后图像的质量。实验结果表明,与DVDNet、ViDeNN以及FastDVDNet等现有方法相比,该方法可以更好地利用视频的时序信息,达到干净且高效的秦腔视频去噪效果。
基于多年来对鄂尔多斯盆地寒武纪的研究成果,在大量野外剖面观察、钻井及岩心资料分析的基础上,对寒武纪地层划分、沉积体系类型、沉积演化特征及成藏条件进行研究。研究表明,研究区寒武系发育滨岸潮坪、碳酸盐台地、台地边缘3类沉积体系,鄂尔多斯盆地寒武纪为稳定大陆边缘陆表海沉积,由内向外表现为台内局限潮坪—台外开阔台地—台缘鲕粒滩—台前斜坡的构造古地理格局,沉积演化经历了早寒武世滨岸潮坪、中寒武世局限-开阔台地、晚寒武世局限-蒸发台地3个阶段,构成一个完整的演化旋回。研究认为,鄂尔多斯盆地寒武纪不发育深水沉积,烃源岩整体发育较差。晚寒武世—早奥陶世的怀远运动造成中央古隆起的形成,影响了晚寒武世的沉积格局,并且控制了中上寒武统的白云岩化作用及岩溶储层的发育。
鄂尔多斯盆地的沉积演化起始于中元古代,发育陆缘裂谷和陆内拗拉槽,沉积滨海相碎屑岩和潮坪相碳酸盐岩,新元古代盆地性质为大陆边缘地堑型坳陷,沉积滞留海盆碎屑岩、冰水沉积物组合及陆棚碎屑岩;早古生代寒武纪和奥陶纪的克拉通盆地主要沉积浅海碳酸盐岩,在西南缘发育沟-弧-盆体系;经过加里东运动抬升剥蚀后,开始了华北克拉通坳陷盆地的沉积演化过程,晚石炭世和早二叠世发育了陆表海沉积,早二叠世晚期—中三叠世形成了近岸碎屑湖盆沉积;中晚三叠世延长期至早白垩世,鄂尔多斯盆地最终形成,进入大型内陆差异沉积盆地的形成和发展时期,上三叠统、侏罗系和下白垩统是在鄂尔多斯盆地缓慢沉降过程中堆积的以河流-三角洲-湖泊相为特征的陆源碎屑岩系;新生代进入周边断陷发育阶段,先后发育河流-湖泊及风成沉积。这一系列沉积演化过程揭示了鄂尔多斯盆地复杂的地质历史和多样的沉积环境。
为研究六盘山盆地新生界沉积微相特征与沉积演化规律,以盆地周缘野外露头岩性、沉积构造与沉积微相特征为研究对象,对六盘山盆地新生界沉积微相与沉积演化进行研究。结果表明,六盘山盆地新生界发育始新统寺口子组、渐新统清水营组、中新统彰恩堡组与干河沟组,与下伏不同时代地层不整合接触;六盘山盆地新生界沉积相为冲积扇、辫状河、三角洲、湖泊及沙漠沉积;根据砂、泥沉积在纵向上的组合特征,识别出砂泥薄互层式、厚泥厚砂式、薄泥厚砂式、厚泥薄砂式4种沉积充填样式;受青藏高原隆升的影响,六盘山盆地填充初始期寺口子组以辫状河冲积扇为主,在横向和纵向上变化较大,高峰期清水营组蒸发强烈,以膏盐等碎屑岩为特色的湖相沉积为主,衰退期彰恩堡组南部以湖相为主,北部以河流相为主,消亡期干河沟组自下而上砾石增多,以河流相为主,整个新生界沉积微相反映了六盘山盆地新生代沉积演化过程。研究结果对六盘山盆地新生界沉积微相与沉积演化规律有了新认识,也为不同层位、不同沉积盆地的研究提供借鉴。
通过分析鄂尔多斯盆地延长组长10—长8段沉积期地层发育特征、碎屑充填结构变化、沉积相展布,并结合岩石学、元素地球化学分析,提出受秦岭造山作用的影响,长10—长8段沉积期为鄂尔多斯盆地强烈沉降成盆期、台-盆发展转换期、气候环境转折期:(1)明确长10段沉积期发生了显著的沉降作用,沉降中心位于盆地西南环县—镇原—正宁一带,不对称性显著,粗碎屑快速充填,厚度巨大,长9段、长8段沉积期是构造平稳阶段气候控制为主的沉积,沉积物粒度相对较细;(2)提出长10期沉降作用结束了晚古生代稳定的地台性质的沉积,开始了内陆盆地演化阶段,在碎屑沉积物的成熟度、供屑原岩特征等方面均留下了造山带构造活动影响下的台-盆转化与盆地演化的示踪信息;(3)长10段沉积期结束了晚二叠世以来长期的干旱炎热的气候,经历了半干旱、半潮湿向温暖湿润气候转变;(4)长10—长8段构成了延长组下部沉降-充填旋回,该旋回在沉降中心厚1 000~1 550 m,具有粗碎屑快速充填、颗粒向上变细的特点。本研究深化了鄂尔多斯盆地形成、演化的认识。
鄂尔多斯盆地西部下古生界奥陶系因油气勘探潜力大一直备受关注。其中,中奥陶统克里摩里组发育的碳酸盐岩有望成为下一个勘探目标层,因此,对其沉积特征进行深入剖析可以为西缘奥陶系天然气勘探提供地质依据。通过野外剖面考察、岩心观察和薄片鉴定等手段,研究了克里摩里组的岩石学特征、沉积相类型及其空间展布规律。结果表明,克里摩里组岩性主要为薄层泥晶灰岩、砾屑、砂屑、粉屑灰岩、(含)生物碎屑灰岩及黑色页岩。泥晶结构、粒屑结构发育可见薄层状、纹层状、瘤状、角砾状构造和滑塌及鲍马层序。沉积相类型以台地前缘斜坡和深水斜坡海槽发育为主要特征,表现为沿南北向呈狭窄的条带状展布,在自东向西方向上,紧邻鄂尔多斯本部的开阔海台地发育台地前缘斜坡相带,向西迅速相变为深水斜坡海槽相,海水具有逐渐加深的趋势。