本发明属于壁画技术领域，尤其涉及一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法。
背景技术：
我国作为一个文物大国，文物保存、研究、修复等方面的工作始终是一个较难解决的问题，很多文物由于无法得到及时修复而不能进行展示，甚至最终损坏。随着计算机图像处理技术的快速发展，数字图像修复技术在壁画修复保护领域中的应用日益广泛。
目前，数字图像修复技术的研究工作主要集中在算法上，虽然近年来对其应用研究也有了一定的进展，但大多数应用都是作为功能简单的插件被包含在别的软件中。如何利用数字化技术在展示环节更好的与大众互动，增强大众对壁画的新鲜感和趣味性，是下一步的研究方向。
技术实现要素：
综上所述，为克服现有技术的不足，本发明提供一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，按照以下步骤执行：步骤1、将壁画原材料分割为多个剧情单元，并分别采集壁画图像将其上传至资料库；步骤2、修复壁画；步骤3、拼接壁画，并针对壁画内容提取特征，进行分层；步骤4、将分层内容逐一输入转化系统，快速生成为具有纹理信息的三维模型；步骤5、将三维模型装载入3d立体动画全流程制作云计算平台装置，进行立体高清数字壁画的制作。
通过采用上述技术方案，相较于现有技术，本技术方案通过数字化技术在实现壁画修复的同时，将平面壁画转化为三维数字壁画，在使得壁画更生动的同时，通过数字化，无需占用实体空间，且可复制，方便保存，且不会如实体壁画存在病害反复的情况，同时将三维模型制作为环幕立体高清数字壁画，将壁画内容更综合直观地呈现在观众面前，着眼于改善观众的视觉体验。
本发明进一步设置，所述步骤1包括如下步骤：步骤11、根据图像的构成，将其分割成多个单元壁画；步骤12、通过壁画高清微距数字采集装置对单元壁画进行图像信息采集；步骤13、将采集的图像进行数字扫描获得数字图像；步骤14、将数字图像预处理然后上传至资料库，所述的预处理包括裁剪、旋转以及镜像。
通过采用上述技术方案，可以对壁画进行有序的高清采集，把壁画分成有序的部分采集，可以使壁画的各部分都非常清晰，同时通过壁画高清微距数字采集装置对单元壁画进行图像信息采集可减少像差，方便后期还原壁画原貌，减低后期制作难度。
本发明进一步设置，所述步骤2包括如下步骤：步骤21、检查单元壁画，将存在病害的单元壁画资料归入待修复区；步骤22、根据病害的类型将存在病害的单元壁画资料分类为变色褪色组、龟裂起甲组、酥碱粉化组和空鼓脱落组；步骤23、根据分组不同，进行对应的数字化修复；步骤24、将修复完的单元壁画资料转移至完成区。
通过采用上述技术方案，针对不同的病害的类型，对单元壁画资料进行分类，然后选择对应的修复方法，效果更好，同时效率会更高。
本发明进一步设置，所述步骤23包括如下步骤：步骤231、进入变色褪色组，通过图像处理软件photoshop分层出彩色复原独立层，根据同时期的对照资料进行壁画的数字化涂色修复或色彩还原；步骤232、进入龟裂起甲组，通过图像处理软件photoshop针对龟裂起甲处进行图层剪切与备份，然后进行数字化填补修复；步骤233、进入酥碱粉化组，通过图像处理软件photoshop针对酥碱粉化处进行图层剪切与备份，然后打印输出于纸上，通过手绘复原壁画，再扫描上传，然后进行调整后与其他图层重新合并；步骤234、进入空鼓脱落组，确认图像存在变形或缺失，存在缺失，通过图像补全算法修补缺失部分的图像。
通过采用上述技术方案，针对常见的病害类别，通过不同的数字化手段对其进行修复，只需按照流程进行工作，一定程度降低了修复的技术难度，以及在提高修复质量的同时极大的提高了工作效率。
本发明进一步设置，所述步骤3包括如下步骤：步骤31、拼接壁画；步骤32、根据壁画内容提取要素进行分层；步骤33、对各分层要素进行去噪处理。
通过采用上述技术方案，拼接后，根据壁画内容提取要素，例如人物要素，背景要素等将其一一提取出来进行图像分层，然后针对不同分层的要素图像进行去噪处理，使要素图像更清晰，方便后期制作。
本发明进一步设置，所述步骤31包括如下步骤：步骤311、通过全景拼接技术，使各单元壁画相互拼接融合；步骤312、通过人工智能检测，检查并定位存在图像画面不连续、图像拼接错位等问题的拼接处并将其归入矫正选区；步骤313、对矫正选区内的图像进行自动优化。
通过采用上述技术方案，通过人工智能检测查漏补缺，提高了图像修复的质量及专业性，同时对于单元壁画相互拼接处采用系统优化，使壁画具有较好的图像连续性。
本发明进一步设置，所述步骤4包括如下步骤：步骤41、将分层要素输入转化系统，获得边界图；步骤42、在优化后的边界图上应用区域填充算法得到若干闭合区域，并为闭合区域生成相应的三维网格；步骤43、找到每个闭合区域的边缘信息，然后应用一致性有约束的德劳内三角化算法，得到该区域内若干离散的顶点；步骤44、计算离散的顶点在三维网格中的膨胀高度，使用圆滑映射函数将距离映射图中的线性距离值d(x)变换成膨胀高度值；步骤45、把该闭合区域在二维图像中的对应区域作为三维网格的纹理，并应用风格化的渲染方式得到相应的渲染效果，通过组合若干三维网格构成一个完整的具有纹理信息的三维模型。
通过采用上述技术方案，快速将二维壁画生成为具有纹理信息的三维模型。同时，相较于现有技术，其操作简单，效率高，同时可提升用户的三维体验。
本发明进一步设置，所述步骤41包括如下步骤：步骤411、将二维图像的分层要素由rgb颜色空间转换到hsv颜色空间；步骤412、在其中的s通道按如下公式应用自适应阈值算法，得到初始化的边界图；步骤413、将不属于边界图的像素移除；步骤414、通过形态学开操作和闭操作来消除边界图中较小的孔洞和区域，得到优化后的边界图。
通过采用上述技术方案，通过算法得到边界图，在提高效率的同时使边界定位更精准，降低后期处理的难度。
本发明进一步设置，所述步骤5包括如下步骤：步骤51、将三维模型装载入3d立体动画全流程制作云计算平台装置，将三维模型划分为场景模型、角色模型、道具模型，设定角色表现的模式和角色行动路线后，运算模块可根据上述的设定进行运算自动生成完整的动画镜头；步骤52、设定相关摄像参数后，调整虚拟3d摄像机的位置和焦点，完成3d虚拟动画影像的拍摄；步骤53、对3d虚拟动画影像进行简单的渲染，然后预览渲染影像，确认无误后，即可通过管理节点控制渲染节点进行正式渲染；步骤54、管理节点包括渲染节点设定模块、镜头数据库处理模块和镜头动画编辑模块，渲染节点设定模块用于渲染节点的选择与渲染任务的分配，镜头数据库处理模块用于控制渲染节点选择渲染器软件，镜头动画编辑模块用于控制渲染节点利用渲染器软件对待渲染动画文件进行渲染，管理节点通过网络将渲染任务动态分配给各个渲染节点；步骤55、渲染节点根据渲染任务生成运行脚本，调用合适的渲染器软件，完成3d虚拟动画影像的渲染运算工作，生成3d立体动画，并将3d立体动画的存储于存储设备上。
通过采用上述技术方案，通过完全模拟人体的立体视觉原理克服了一般立体电影制作技术所造成的视角局限、观察点局限、立体视觉不适感等问题。同时使计算机三维中虚拟摄像机的成像面无限接近于真实的人体视觉成像面，具有高度仿生性和人机友好性，由此带来的是360全角度全方位的立体视觉体验，画面连续、仿真度高、纵深感强、使观看者融入影片中，产生极大的震撼力。
本发明进一步设置，所述壁画原材料包含戏台壁画、寺庙壁画等平面壁画。
通过采用上述技术方案，将这些见证历史的珍贵资源重新以崭新的实用的方式与大众进行见面，在保护壁画资源的同时能够让用户身临其境的体验到壁画的魅力，增加大众对壁画的兴趣，起到对壁画的宣传。
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明步骤1的流程图；
图3为本发明步骤2的流程图；
图4为本发明步骤23的流程图；
图5为本发明步骤4的流程图；
图6为本发明步骤5的流程图。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
参见附图，一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，按照以下步骤执行：步骤1、将壁画原材料分割为多个剧情单元，并分别采集壁画图像将其上传至资料库；步骤2、修复壁画；步骤3、拼接壁画，并针对壁画内容提取特征，进行分层；步骤4、将分层内容逐一输入转化系统，快速生成为具有纹理信息的三维模型；步骤5、将三维模型装载入3d立体动画全流程制作云计算平台装置，进行立体高清数字壁画的制作。
本发明技术方案中，壁画原材料包含戏台壁画、寺庙壁画等平面壁画，其壁画内容多为戏曲故事，按照剧情将其进行划分，有利于后期动画制作。
本实施例进一步设置，所述步骤1包括如下步骤：步骤11、根据图像的构成，将其分割成多个单元壁画；步骤12、通过壁画高清微距数字采集装置对单元壁画进行图像信息采集；步骤13、将采集的图像进行数字扫描获得数字图像；步骤14、将数字图像预处理然后上传至资料库，所述的预处理包括裁剪、旋转以及镜像。
本实施例进一步设置，所述步骤2包括如下步骤：步骤21、检查单元壁画，将存在病害的单元壁画资料归入待修复区；步骤22、根据病害的类型将存在病害的单元壁画资料分类为变色褪色组、龟裂起甲组、酥碱粉化组和空鼓脱落组；步骤23、根据分组不同，进行对应的数字化修复；步骤24、将修复完的单元壁画资料转移至完成区。
本实施例进一步设置，所述步骤23包括如下步骤：步骤231、进入变色褪色组，通过图像处理软件photoshop分层出彩色复原独立层，根据同时期的对照资料进行壁画的数字化涂色修复或色彩还原；步骤232、进入龟裂起甲组，通过图像处理软件photoshop针对龟裂起甲处进行图层剪切与备份，然后进行数字化填补修复；步骤233、进入酥碱粉化组，通过图像处理软件photoshop针对酥碱粉化处进行图层剪切与备份，然后打印输出于纸上，通过手绘复原壁画，再扫描上传，然后进行调整后与其他图层重新合并；步骤234、进入空鼓脱落组，确认图像存在变形或缺失，存在缺失，通过图像补全算法修补缺失部分的图像。
本实施例进一步设置，所述步骤3包括如下步骤：步骤31、拼接壁画；步骤32、根据壁画内容提取要素进行分层；步骤33、对各分层要素进行去噪处理。
本实施例进一步设置，所述步骤31包括如下步骤：步骤311、通过全景拼接技术，使各单元壁画相互拼接融合；步骤312、通过人工智能检测，检查并定位存在图像画面不连续、图像拼接错位等问题的拼接处并将其归入矫正选区；步骤313、对矫正选区内的图像进行自动优化。
本实施例进一步设置，所述步骤4包括如下步骤：步骤41、将分层要素输入转化系统，获得边界图；步骤42、在优化后的边界图上应用区域填充算法得到若干闭合区域，并为闭合区域生成相应的三维网格；步骤43、找到每个闭合区域的边缘信息，然后应用一致性有约束的德劳内三角化算法，得到该区域内若干离散的顶点；步骤44、计算离散的顶点在三维网格中的膨胀高度，使用圆滑映射函数将距离映射图中的线性距离值d(x)变换成膨胀高度值；步骤45、把该闭合区域在二维图像中的对应区域作为三维网格的纹理，并应用风格化的渲染方式得到相应的渲染效果，通过组合若干三维网格构成一个完整的具有纹理信息的三维模型。
本实施例进一步设置，所述步骤41包括如下步骤：步骤411、将二维图像的分层要素由rgb颜色空间转换到hsv颜色空间；步骤412、在其中的s通道按如下公式应用自适应阈值算法，得到初始化的边界图；步骤413、将不属于边界图的像素移除；步骤414、通过形态学开操作和闭操作来消除边界图中较小的孔洞和区域，得到优化后的边界图。
本实施例进一步设置，所述步骤5包括如下步骤：步骤51、将三维模型装载入3d立体动画全流程制作云计算平台装置，将三维模型划分为场景模型、角色模型、道具模型，设定角色表现的模式和角色行动路线后，运算模块可根据上述的设定进行运算自动生成完整的动画镜头；步骤52、设定相关摄像参数后，调整虚拟3d摄像机的位置和焦点，完成3d虚拟动画影像的拍摄；步骤53、对3d虚拟动画影像进行简单的渲染，然后预览渲染影像，确认无误后，即可通过管理节点控制渲染节点进行正式渲染；步骤54、管理节点包括渲染节点设定模块、镜头数据库处理模块和镜头动画编辑模块，渲染节点设定模块用于渲染节点的选择与渲染任务的分配，镜头数据库处理模块用于控制渲染节点选择渲染器软件，镜头动画编辑模块用于控制渲染节点利用渲染器软件对待渲染动画文件进行渲染，管理节点通过网络将渲染任务动态分配给各个渲染节点；步骤55、渲染节点根据渲染任务生成运行脚本，调用合适的渲染器软件，完成3d虚拟动画影像的渲染运算工作，生成3d立体动画，并将3d立体动画的存储于存储设备上。
本实施例进一步设置，所述壁画原材料包含戏台壁画、寺庙壁画等平面壁画。
本发明技术方案中，将平面壁画转换为立体壁画，并通过三维动画技术展现于大众面前，其动画形式为动态壁画镜头，属于三维动画，强调其壁画内容的剧情连续性和动态性。
以上以附图说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。
1.一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，其特征在于，按照以下步骤执行：步骤1、将壁画原材料分割为多个剧情单元，并分别采集壁画图像将其上传至资料库；步骤2、修复壁画；步骤3、拼接壁画，并针对壁画内容提取特征，进行分层；步骤4、将分层内容逐一输入转化系统，快速生成为具有纹理信息的三维模型；步骤5、将三维模型装载入3d立体动画全流程制作云计算平台装置，进行立体高清数字壁画的制作。
2.根据权利要求1所述的一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：步骤11、根据图像的构成，将其分割成多个单元壁画；步骤12、通过壁画高清微距数字采集装置对单元壁画进行图像信息采集；步骤13、将采集的图像进行数字扫描获得数字图像；步骤14、将数字图像预处理然后上传至资料库，所述的预处理包括裁剪、旋转以及镜像。
3.根据权利要求2所述的一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：步骤21、检查单元壁画，将存在病害的单元壁画资料归入待修复区；步骤22、根据病害的类型将存在病害的单元壁画资料分类为变色褪色组、龟裂起甲组、酥碱粉化组和空鼓脱落组；步骤23、根据分组不同，进行对应的数字化修复；步骤24、将修复完的单元壁画资料转移至完成区。
4.根据权利要求3所述的一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，其特征在于，所述步骤23包括如下步骤：步骤231、进入变色褪色组，通过图像处理软件photoshop分层出彩色复原独立层，根据同时期的对照资料进行壁画的数字化涂色修复或色彩还原；步骤232、进入龟裂起甲组，通过图像处理软件photoshop针对龟裂起甲处进行图层剪切与备份，然后进行数字化填补修复；步骤233、进入酥碱粉化组，通过图像处理软件photoshop针对酥碱粉化处进行图层剪切与备份，然后打印输出于纸上，通过手绘复原壁画，再扫描上传，然后进行调整后与其他图层重新合并；步骤234、进入空鼓脱落组，确认图像存在变形或缺失，存在缺失，通过图像补全算法修补缺失部分的图像。
5.根据权利要求1所述的一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：步骤31、拼接壁画；步骤32、根据壁画内容提取要素进行分层；步骤33、对各分层要素进行去噪处理。
6.根据权利要求5所述的一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，其特征在于，所述步骤31包括如下步骤：步骤311、通过全景拼接技术，使各单元壁画相互拼接融合；步骤312、通过人工智能检测，检查并定位存在图像画面不连续、图像拼接错位等问题的拼接处并将其归入矫正选区；步骤313、对矫正选区内的图像进行自动优化。
7.根据权利要求6所述的一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：步骤41、将分层要素输入转化系统，获得边界图；步骤42、在优化后的边界图上应用区域填充算法得到若干闭合区域，并为闭合区域生成相应的三维网格；步骤43、找到每个闭合区域的边缘信息，然后应用一致性有约束的德劳内三角化算法，得到该区域内若干离散的顶点；步骤44、计算离散的顶点在三维网格中的膨胀高度，使用圆滑映射函数将距离映射图中的线性距离值d(x)变换成膨胀高度值；步骤45、把该闭合区域在二维图像中的对应区域作为三维网格的纹理，并应用风格化的渲染方式得到相应的渲染效果，通过组合若干三维网格构成一个完整的具有纹理信息的三维模型。
8.根据权利要求7所述的一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，其特征在于，所述步骤41包括如下步骤：步骤411、将二维图像的分层要素由rgb颜色空间转换到hsv颜色空间；步骤412、在其中的s通道按如下公式应用自适应阈值算法，得到初始化的边界图；步骤413、将不属于边界图的像素移除；步骤414、通过形态学开操作和闭操作来消除边界图中较小的孔洞和区域，得到优化后的边界图。
9.据权利要求8所述的一种将平面壁画转化为立体高清数字壁画的制作方法，其特征在于，所述步骤5包括如下步骤：步骤51、将三维模型装载入3d立体动画全流程制作云计算平台装置，将三维模型划分为场景模型、角色模型、道具模型，设定角色表现的模式和角色行动路线后，运算模块可根据上述的设定进行运算自动生成完整的动画镜头；步骤52、设定相关摄像参数后，调整虚拟3d摄像机的位置和焦点，完成3d虚拟动画影像的拍摄；步骤53、对3d虚拟动画影像进行简单的渲染，然后预览渲染影像，确认无误后，即可通过管理节点控制渲染节点进行正式渲染；步骤54、管理节点包括渲染节点设定模块、镜头数据库处理模块和镜头动画编辑模块，渲染节点设定模块用于渲染节点的选择与渲染任务的分配，镜头数据库处理模块用于控制渲染节点选择渲染器软件，镜头动画编辑模块用于控制渲染节点利用渲染器软件对待渲染动画文件进行渲染，管理节点通过网络将渲染任务动态分配给各个渲染节点；步骤55、渲染节点根据渲染任务生成运行脚本，调用合适的渲染器软件，完成3d虚拟动画影像的渲染运算工作，生成3d立体动画，并将3d立体动画的存储于存储设备上。
10.根据权利要求1所述的一种数字立体壁画的制作方法，其特征在于：所述壁画原材料包含戏台壁画、寺庙壁画等平面壁画。
技术总结