一种建筑文化遗产中的古建筑木结构的保护方法

1.本发明涉及古建筑木结构保护方法领域，特别涉及一种建筑文化遗产中的古建筑木结构的保护方法。


背景技术：

2.我国是一个历史悠久的大国，两千年的历史文化沉淀为我国遗留下来了巨大的财富，其中就包括技术财富，这些都是不可多得的珍宝。对于技术财富，从古至今技术在不断的进行更替，而房屋等建筑的技术，随着不断更替的同时，古人也留下了诸多值得我们后人所学习和传承的地方。
3.对于古建筑，我们在传承的时候，主要需要从两个方面着手，第一是研究，第二是保护。对于古代的木质建筑，大多使用的是隼牟结构等一些专有的结构设计，对于这一类古建筑木结构，我们首先要学习其结构以及结构的连接关系，在学以致用融会贯通的基础上对其进行应用，最后将这些进行合理的保护，进而做到古建筑木结构的传承。
4.目前，在对于古建筑木结构的保护中，通常所使用的保护方法也不唯一，都是根据古建筑木结构的具体结构，对其进行合适的保护，这样就需对已有的古建筑木结构进行尽可能少的拆解或者不拆解，这样才能通过减少使用的方式对古建筑进行良好的保存。但是这样虽然可以将古建筑木结构进行良好的保存，但是却十分的不利于研究人员对其进行研究，也就不能做到良好的对古建筑木结构进行传承。
5.针对上述的问题，目前有学者提出，可以通过制作仿品的方式对古建筑木结构进行研究，在根据研究的结果选择合适的保护方式，从而对古建筑木结构进行保护。但是这样的方式需要对古建筑木结构进行实际的测量和等比例的还原，在古建筑木结构中原本就精细的部件就需要仿制的更加精细，需要耗费大量的工时，严重降低了工作的效率，同时也需要人为的通过对仿制品进行分析，才能得到对于古建筑木结构的保护方式。而如果使用计算机对古建筑木结构进行模拟，则仅仅只是节约了仿制出古建筑木结构的时间，对于分析得到古建筑木结构得到保护方式的时间并没有起到节约的效果。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种建筑文化遗产中的古建筑木结构的保护方法，通过计算机中模拟的古建筑木结构进行算法的处理得到古建筑木结构的保护方式，使得节约了人为进行大量工作的时间，在良好保护好文物的同时提升了对于古建筑木结构研究的效率。
7.为此，本发明提供一种建筑文化遗产中的古建筑木结构的保护方法，包括如下步骤：
8.接收计算机模拟的古建筑木结构，并且分离出古建筑木结构中的各个建筑木，建立三维点云坐标系，将古建筑木结构中的每一个所述建筑木对应的点云坐标分别进行聚类；
9.将每一个所述建筑木对应的点云坐标进行线条处理，得到每一个所述建筑木对应的线条以及线条的表示函数，并得到根据线条的表示函数得到其对应的代表坐标点；
10.依次绘制每个代表坐标点到坐标原点之间的向量得到各个建筑木对应的位置向量并将各个位置向量进行归一化处理，根据古建筑木结构中所有的位置向量得到古建筑木结构的类型；
11.根据古建筑木结构的类型调取对应的数据库，所述数据库用于存储函数以及函数对应的保护方式；
12.将所述古建筑木结构中的全部函数依次匹配所述数据库中的函数，并得到其对应的保护方式，将全部的保护方式合并并输出。
13.进一步，所述线条处理，包括如下步骤：
14.提取所述建筑木的三维点云坐标的边缘坐标，根据其边缘坐标得到其对应的三维形状，根据所述建筑木对应的三维形状绘制其对应的三维线条图；
15.将绘制好的三维线条图填充虚拟点云得到虚拟建筑木，获取虚拟建筑木的点云数量；
16.获取所述建筑木的点云数量，根据所述建筑木的点云数量调节所述虚拟建筑木的点云数量，使得所述虚拟建筑木的点云数量与所述建筑木的点云数量达到设定的比例范围；
17.输出调节后的所述建筑木的点云，并根据此得到其边缘坐标，输出对应的三维线条图为所述建筑木对应的线条。
18.更进一步，在根据边缘坐标得到对应的三维形状的时候，包括如下步骤：
19.将所述边缘坐标组成的面分为若干个平面，相邻的平面相交；
20.在每个相交的平面的交线上取一点记为交线点，将至少三个平面相交的点记为交面点；
21.依次将相邻的交线点和交线点、交面点和交面点、交面点和交线点连接，所连接的点组成的线位于所连接的点所在的平面上；
22.输出连接后的各个点的三维图形为所述三维形状。
23.更进一步，所述交线点为相交的平面的交线上的中点。
24.进一步，根据线条的表示函数得到对应的代表坐标点的时候，包括如下步骤：
25.计算函数的中心坐标，并且得到函数上的各个坐标点；
26.得到各个中心坐标到函数中各坐标点的向量为其对应的函数向量；
27.将各个所述函数向量进行向量的和运算得到函数统一向量；
28.根据所述中心坐标和所述函数统一向量得到所述代表坐标点的坐标。
29.更进一步，在计算函数的中心坐标的时候，所述中心坐标的横坐标为函数上各个点的坐标的横坐标的平均数，所述中心坐标的纵坐标为函数上各个点的坐标的纵坐标的平均数。
30.进一步，所述古建筑木结构中的每一个所述建筑木对应的线条均使用不同的颜色进行表示。
31.进一步，所述数据库还用于存储古建筑木结构的类型和对应的向量范围，在根据位置向量得到古建筑木结构的类型的时候，包括如下步骤：
32.将古建筑木结构中的各个位置向量的终点坐标提取出来；
33.根据各个终点坐标在所述数据库中匹配对应的向量范围；
34.输出匹配成功的向量范围对应的古建筑木结构的类型。
35.进一步，所述数据库还能够接受用户对其进行更新和修正。
36.本发明提供的一种建筑文化遗产中的古建筑木结构的保护方法，具有如下
37.有益效果：
38.本发明通过计算机中模拟的古建筑木结构进行算法的处理得到古建筑木结构的保护方式，使得节约了人为进行大量工作的时间，在良好保护好文物的同时提升了对于古建筑木结构研究的效率；
39.本发明在使用计算机进行保护方式的判断的时候，通过计算机模拟的每一个建筑木的拐角点和特征点通过坐标进行表示，就可以将各个建筑木的空间位置展现出来，之后根据建筑木的空间位置和其具体形状线条表示的代表点，就可以将古建筑木结构中的全部古建筑木通过函数的方式表示，进而通过函数之间的关系得到保护的方式，从而使得将计算机模拟的方式进行延续，起到在良好保护好文物的同时提升了对于古建筑木结构研究效率的作用；
40.本发明通过不同的颜色标记将古建筑木结构中各个建筑木区别开来，这样也可以从视觉的效果，使得让研究人员清楚直观的看到古建筑木结构中各个古建筑木之间的结构关系，通过形状线条表示的方式让研究人员可以清楚直观的看到古建筑木结构的本质，以及不同颜色表示的形状线条之间的结构关系，有助于研究人员对计算机得出的保护方式的理解，也便于研究人员后续对于古建筑木结构的保护方式的修正。
附图说明
41.图1为本发明的整体方法流程示意框图；
42.图2为本发明中线条处理的方法流程示意框图；
43.图3为本发明在根据边缘坐标得到对应的三维形状的方法流程示意框图；
44.图4为本发明在根据线条的表示函数得到对应的代表坐标点的方法流程示意框图；
45.图5为本发明在根据位置向量得到古建筑木结构的类型的方法流程示意框图。
具体实施方式
46.下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
47.具体的，如图1-5所示，本发明实施例提供了一种建筑文化遗产中的古建筑木结构的保护方法，包括如下步骤：
48.(一)接收计算机模拟的古建筑木结构，并且分离出古建筑木结构中的各个建筑木，建立三维点云坐标系，将古建筑木结构中的每一个所述建筑木对应的点云坐标分别进行聚类；
49.(二)将每一个所述建筑木对应的点云坐标进行线条处理，得到每一个所述建筑木对应的线条以及线条的表示函数，并得到根据线条的表示函数得到其对应的代表坐标点；
50.(三)依次绘制每个代表坐标点到坐标原点之间的向量得到各个建筑木对应的位置向量并将各个位置向量进行归一化处理，根据古建筑木结构中所有的位置向量得到古建筑木结构的类型；
51.(四)根据古建筑木结构的类型调取对应的数据库，所述数据库用于存储函数以及函数对应的保护方式；
52.(五)将所述古建筑木结构中的全部函数依次匹配所述数据库中的函数，并得到其对应的保护方式，将全部的保护方式合并并输出。
53.上述技术方案中，步骤(一)至步骤(五)按照逻辑顺序依次进行，本发明通过点云数据的对古建筑木结构中的各个建筑木进行表示，这样只需要从计算机中导出对应的信息接口，之后本发明通过线条的方式将古建筑木结构中的各个建筑木进行表示，这样就可以使得在研究的时候，清楚的了解各个建筑木的位置已经相邻的建筑木之间的结构关系，同时相邻的建筑木对应的线条之间具有空隙，这样就可以使得研究人员可以清楚的看出相邻的建筑木之间的结构关系。同时，为了起到更好的保护效果，我们从数据的角度判断对于古建筑木结构的保护方式，也就是将上述的线条通过函数的方式表示，由于线条在三维坐标系中，则必定具有表达式，这样就可以直接的确定出该古建筑木结构中各个建筑木的代表坐标点，这样结合原点就可以得到各个建筑木的向量，也就是本发明中的位置向量，进而通过位置向量之间的关系，得到本发明的古建筑木结构的保护方式，对于不同位置的建筑木，这样所具有的保护方式就会是对于整个古建筑木结构的保护方式。本发明的保护方式使用文字描述的具体保护操作过程，例如将古建筑木结构中的各个建筑木进行镀层，或者将各个古建筑木结构中的部分建筑木进行无氧环境保护。
54.本发明在使用计算机进行保护方式的判断的时候，通过计算机模拟的每一个建筑木的拐角点和特征点通过坐标进行表示，就可以将各个建筑木的空间位置展现出来，之后根据建筑木的空间位置和其具体形状线条表示的代表点，就可以将古建筑木结构中的全部古建筑木通过函数的方式表示，进而通过函数之间的关系得到保护的方式，从而使得将计算机模拟的方式进行延续，起到在良好保护好文物的同时提升了对于古建筑木结构研究效率的作用。
55.在本发明的实施例中，为了将上述技术方案进行详细的介绍，其中的所述线条处理，包括如下步骤：
56.(1)提取所述建筑木的三维点云坐标的边缘坐标，根据其边缘坐标得到其对应的三维形状，根据所述建筑木对应的三维形状绘制其对应的三维线条图；
57.(2)将绘制好的三维线条图填充虚拟点云得到虚拟建筑木，获取虚拟建筑木的点云数量；
58.(3)获取所述建筑木的点云数量，根据所述建筑木的点云数量调节所述虚拟建筑木的点云数量，使得所述虚拟建筑木的点云数量与所述建筑木的点云数量达到设定的比例范围；
59.(4)输出调节后的所述建筑木的点云，并根据此得到其边缘坐标，输出对应的三维线条图为所述建筑木对应的线条。
60.上述技术方案中，步骤(1)至步骤(4)按照逻辑顺序依次进行，通过对所述建筑木的三维点云坐标的边缘坐标进行提取，就可以得到该建筑木的三维形状，此时得到的是该
建筑木的边缘轮廓，根据此绘制其对应的三维线条图，例如根据正方体绘制出其边缘的棱，就可以从视觉上得到正方体的三维线条图，并将绘制到的三维线条图填充，这样就可以在点云坐标中得到对应的点云数量。通过调节绘制的虚拟建筑木的点云数量，也就是调节绘制出的三维线条图的尺寸大小，这样当调节之后的三维线条图就可以用于表示建筑木对应的线条，并且使得建筑木对应的线条与建筑木的位置和大小之间的关系相当，进而使得建筑木对应的线条与建筑木所在的位置的中间，在研究人员观察的时候，就可以清楚的观看到各个线条之间的关系，清楚的看到各个完整的线条。步骤(3)中设定的比例范围，一般为40％左右，由实施人员进行设定。
61.同时，作为上述技术方案的优选，为了使得上述的技术方案更好的实施，在根据边缘坐标得到对应的三维形状的时候，包括如下步骤：
62.《一》将所述边缘坐标组成的面分为若干个平面，相邻的平面相交；
63.《二》在每个相交的平面的交线上取一点记为交线点，将至少三个平面相交的点记为交面点；
64.《三》依次将相邻的交线点和交线点、交面点和交面点、交面点和交线点连接，所连接的点组成的线位于所连接的点所在的平面上；
65.《四》输出连接后的各个点的三维图形为所述三维形状。
66.上述技术方案中，步骤《一》至步骤《四》按照逻辑顺序依次进行，通过平面之间的交线进行记录，遍历建筑木的外表面的各个平面，这样就可以得到各个交线，本发明是通过检点的方式，组成的交线，这样所得到的交线更加的完善，也就可以更好的组成三维形状，对于曲线中平面的数量，这就需要根据平面的分辨率精度进行确定。由此得到的三维形状，可以更好的复原原始的建筑木的三维形状。据此方式绘制出的示例，将圆环绘制为一个圆。
67.同时，作为上述技术方案的优选，所述交线点为相交的平面的交线上的中点。这样就可以使得各个点在连接的时候，做组成的三维形状中的图形能够位于同一平面上的，就在同一平面上，而且所得的的三维形状相对于建筑木的位置剧中表示的建筑木的位置的中央。
68.另外，为了使得在得到代表坐标点的时候，更加的具有真实准确性，在本发明的实施例中，根据线条的表示函数得到对应的代表坐标点的时候，包括如下步骤：
69.《1》计算函数的中心坐标，并且得到函数上的各个坐标点；
70.《2》得到各个中心坐标到函数中各坐标点的向量为其对应的函数向量；
71.《3》将各个所述函数向量进行向量的和运算得到函数统一向量；
72.《4》根据所述中心坐标和所述函数统一向量得到所述代表坐标点的坐标。
73.上述技术方案中，步骤《1》至步骤《4》按照逻辑顺序依次进行，通过向量的方式确定建筑木的代表坐标点，这样就将建筑木的形状也进行了考虑，在对其考虑的时候，通过向量的加和的得到最终的和向量，也就是函数统一向量，通过考虑建筑木的外形结构，得到其对应的代表坐标点，相对于传统使用横坐标和纵坐标的平均数或者中值数更加的具有建筑木位置的准确性，因为通过该运算的过程，其中就包含了对于各个点的向量的位置表示，而各个点的向量，也就是建筑木各个点的方向和方向上的量的表示，能够表现去具体的形状和结构关系。
74.同时，作为上述技术方案的优选，在计算函数的中心坐标的时候，所述中心坐标的
横坐标为函数上各个点的坐标的横坐标的平均数，所述中心坐标的纵坐标为函数上各个点的坐标的纵坐标的平均数。由此，本发明使用的代表坐标点即是对于函数的中心坐标的修正，使得其所更能够代表建筑木的位置关系。
75.在本发明的实施例中，所述古建筑木结构中的每一个所述建筑木对应的线条均使用不同的颜色进行表示。本发明通过不同的颜色标记将古建筑木结构中各个建筑木区别开来，这样也可以从视觉的效果，使得让研究人员清楚直观的看到古建筑木结构中各个古建筑木之间的结构关系，通过形状线条表示的方式让研究人员可以清楚直观的看到古建筑木结构的本质，以及不同颜色表示的形状线条之间的结构关系，有助于研究人员对计算机得出的保护方式的理解，也便于研究人员后续对于古建筑木结构的保护方式的修正。
76.另外，在本发明的实施例中，所述数据库还用于存储古建筑木结构的类型和对应的向量范围，在根据位置向量得到古建筑木结构的类型的时候，包括如下步骤：
[0077]-1-将古建筑木结构中的各个位置向量的终点坐标提取出来；
[0078]-2-根据各个终点坐标在所述数据库中匹配对应的向量范围；
[0079]-3-输出匹配成功的向量范围对应的古建筑木结构的类型。
[0080]
上述技术方案中，步骤-1-至步骤-3-按照逻辑顺序依次进行，本发明中的向量范围表示的是方向相同，其方向上的量在设定的范围内，该范围的保护方法是相同的，因此，在满足相同的向量范围的时候，认为其为相同的古建筑木结构的类型，这样就采取对应相同到的方式对其保护。
[0081]
在本发明的实施例中，所述数据库还能够接受用户对其进行更新和修正。这样就可以使得将发明所可以提供的保护方式始终为最新的方式，同时由于接收修订，还可以跟计划保护方式对其进行及时的调整。
[0082]
在本发明中，所对于保护方式是通过计算机经过运算之后得到的，在研究人员研究的过程中，还支持研究人员对其进行修正，并将修正之后的结果进行存储，也可以引入机器学习的方式对其进行选择性的学习，用于更新和调整本发明所提供的技术方案。
[0083]
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。