一种陶瓷罐体修复方法、电子设备及其存储介质与流程

本发明属于文物修复，具体涉及一种陶瓷罐体修复方法、电子设备及其存储介质。

背景技术：

1、在文物修复领域，陶瓷罐体在经过既往修复后，常因修复部位脱釉、脱彩、碎片错位、罐子修复材料老化、修复纹饰与原始纹饰存在偏差、罐耳修复形态出现偏差等原因，导致部分碎片与罐体主体或相邻碎片之间失去可靠的连接关系，成为难以直接归位的“孤岛碎片”。此类孤岛碎片通常缺少可用的断裂茬口或明确邻接参照，若处理不当，不仅影响器物外观完整性，还会干扰对器形、纹饰及制作工艺的正确认识，因此成为陶瓷罐体再修复中的难点。

2、对于上述孤岛碎片的定位，目前高度依赖修复师对器形、纹饰、釉色和厚度的经验判断。实际修复中通常采用反复尝试、临时固定、目测比对等方法，不仅效率低、主观性强，而且面对曲率变化平缓的器壁时极易出现错位，造成整体器型失真，违背考古修复追求原真性的宗旨。近年来，三维扫描与数字几何处理技术在文物领域得到广泛应用，为碎片的虚拟拼接提供了有力工具。然而，多数研究集中于利用断裂面几何形态，即茬口，进行自动拼接；对于孤岛碎片这种无茬口可依的情形，仍难以进行准确修复。

3、由此可见，现有陶瓷罐体修复技术在面对孤岛碎片时，尚缺乏能够综合利用器形约束、纹饰特征、釉色信息和厚度分布等进行空间定位与校验的有效方法。如何在不依赖或少依赖主观经验的前提下，实现孤岛碎片在陶瓷罐体上的准确、可重复、可验证修复，已成为文物修复领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种陶瓷罐体修复方法、电子设备及其存储介质，有效提高了存在孤岛碎片的陶瓷罐体相关文物的修复效率和精度。其具体技术方案如下：

2、第一方面，本发明实施例提供了一种陶瓷罐体修复方法，适用于具有孤岛碎片的陶瓷罐体维修，所述孤岛碎片为各断裂面均无法与陶瓷罐体的现存断口相吻合的待归位碎片，包括：

3、步骤1、对所述陶瓷罐体及所述孤岛碎片进行三维扫描，分别获取所述陶瓷罐体的表面三维模型和所述孤岛碎片的表面三维模型；

4、步骤2、从所述孤岛碎片的表面三维模型和所述陶瓷罐体的表面三维模型中提取定位特征，所述定位特征包括拉坯弦线特征、纹饰特征、胎体厚度特征和表面曲率特征中的至少一种；

5、步骤3、将所述孤岛碎片的定位特征与所述陶瓷罐体的定位特征沿罐体高度方向和周向的分布规律进行比对，得到所述孤岛碎片在所述陶瓷罐体缺损区域内的空间位置和姿态；

6、步骤4、依据所述陶瓷罐体的表面三维模型中缺损区域的形态制作补配件，所述补配件在与步骤3得到的所述空间位置相对应的部位开设有定位缺口，所述定位缺口的内轮廓与所述孤岛碎片的外轮廓相适配；

7、步骤5、将所述补配件安装于所述陶瓷罐体的缺损区域，并将所述孤岛碎片按步骤3得到的姿态嵌入所述定位缺口内。

8、可选地，在所述步骤1之前还包括碎片甄别步骤：

9、拆除所述陶瓷罐体上的历史修复材料，获得多个待归位碎片；将各所述待归位碎片的断裂面与所述陶瓷罐体的现存断口以及其余所述待归位碎片的断裂面逐一比对，将断裂面能够与所述现存断口或其余所述待归位碎片嵌合的待归位碎片归位粘接；

10、依据颜色、胎体厚度、纹饰和表面曲率将不属于所述陶瓷罐体的所述待归位碎片排除；

11、将各断裂面均无法与所述现存断口及其余待归位碎片相吻合的所述待归位碎片判定为所述孤岛碎片。

12、可选地，所述定位特征包括拉坯弦线特征，所述拉坯弦线特征包括拉坯弦线的延伸方向、相邻拉坯弦线之间的间距以及拉坯弦线的深度和宽度沿罐体高度方向的变化梯度；在所述步骤3中，将所述孤岛碎片上拉坯弦线的间距及所述变化梯度与所述陶瓷罐体内壁拉坯弦线沿高度方向的分布规律进行比对，确定所述孤岛碎片在所述陶瓷罐体上所处的高度区间。

13、可选地，所述定位特征还包括胎体厚度特征和表面曲率特征；在所述步骤3中，将所述孤岛碎片的胎体厚度测量值与所述陶瓷罐体沿高度方向的胎体厚度模型进行比对，并将所述孤岛碎片的表面曲率参数与所述陶瓷罐体的表面曲率分布模型进行比对，剔除与所述胎体厚度模型或所述表面曲率分布模型不相符的候选高度区间。

14、可选地，所述定位特征包括纹饰特征，所述陶瓷罐体的纹饰沿高度方向分层分布，且各层纹饰沿周向以纹饰单元重复排列；在所述步骤3中，依据所述孤岛碎片上残留纹饰所属的纹饰层确定所述孤岛碎片的高度区间，将所述孤岛碎片上的纹饰单元与所述陶瓷罐体上纹饰单元的周向排列周期进行比对，并以所述陶瓷罐体上两个系耳的连线为对称基准，确定所述孤岛碎片相对于所述对称基准的周向角度。

15、可选地，所述步骤3还包括：将所述陶瓷罐体含缺损区域的表面三维模型展开为平面展开图；按照所述纹饰单元的排列周期对所述平面展开图中缺损区域的纹饰进行补全，得到补全展开图；在所述补全展开图上建立由沿高度方向分布的纬线和沿周向分布的经线构成的网格坐标系；将所述孤岛碎片上的纹饰图案与所述补全展开图中的补全纹饰进行比对，确定所述孤岛碎片在所述网格坐标系中所处的坐标范围，以所述坐标范围表示所述孤岛碎片的空间位置。

16、可选地，还包括纹饰补绘步骤：

17、依据所述补全展开图中与所述补配件对应区域的补全纹饰，在所述补配件的外表面绘制纹饰，所绘制纹饰的线条走向与所述陶瓷罐体上相邻既有纹饰的线条走向相衔接。

18、可选地，在所述步骤1中，同步采集所述陶瓷罐体及所述孤岛碎片的表面纹理图像，并将所述表面纹理图像映射至相应的表面三维模型；对三维扫描得到的点云数据进行配准和去噪后，重建所述陶瓷罐体的表面三维模型和所述孤岛碎片的表面三维模型。

19、可选地，所述补配件通过三维打印成型，所述定位缺口在三维打印所述补配件时预留形成；所述补配件的外表面与所述陶瓷罐体缺损区域周缘的外表面平滑衔接，所述补配件的边缘与所述陶瓷罐体的现存断口相贴合。

20、第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备及其存储介质，所述电子设备包括处理器，以及用于存储处理器可执行的指令的存储器；

21、其中，所述处理器被配置为执行前述第一方面所述的陶瓷罐体修复方法；

22、所述存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现前述第一方面所述的陶瓷罐体修复方法

23、与现有技术相比，本发明实施例的有益效果至少包括：

24、通过提取拉坯弦线、纹饰、胎体厚度和表面曲率等定位特征，并与陶瓷罐体沿高度方向和周向的分布规律进行比对，使各断裂面均无茬口可依的孤岛碎片获得可量化、可重复的定位依据，摆脱了对修复师个人经验的依赖，避免了曲率变化平缓的器壁上极易出现的错位与整体器型失真；

25、补配件在与定位结果对应的部位开设与孤岛碎片外轮廓相适配的定位缺口，将虚拟空间中的定位结果转化为实体装配约束，碎片嵌入即完成归位，无需反复尝试与临时固定，提高了修复效率与装配精度；

26、通过展开图纹饰补全与经纬线网格坐标系，孤岛碎片的位置由定性描述精确至定量坐标，定位过程可验证、可追溯、可复现；

27、几何与纹理同步采集保证多类特征在同一模型上联合比对，三维打印时预留定位缺口避免后加工损伤配合精度，修复方案可在虚拟空间预演优化，减少对文物本体的试错干预，符合考古修复的原真性要求。