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出版者:机械工业出版社

作者:柯映林等

出品人:

页数:213

译者:

出版时间:2005-1

价格:22.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111173519

丛书系列:

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《逆向工程与三维扫描技术在文物数字化保护中的应用研究》 内容简介： 本书深入探讨了逆向工程技术与现代三维扫描技术在文物数字化保护领域的交叉应用，旨在为文物保护工作者、研究人员以及相关技术从业者提供一套系统、实用的理论框架与实践指南。全书围绕“如何高效、精准地获取、复原和传承珍贵文物信息”这一核心问题展开，融合了考古学、博物馆学、计算机科学、材料科学等多个学科的知识，力求将前沿技术转化为实际应用。 第一章：文物数字化保护的现状与挑战 本章首先回顾了文物数字化保护的历史进程，分析了当前国内外研究的重点和发展趋势。重点阐述了传统文物信息记录方式的局限性，如信息丢失、记录精度不足、时效性差等，并指出了在面对日益严峻的文物老化、损毁以及盗窃等威胁时，传统方法已难以满足需求。在此基础上，详细分析了数字化保护面临的关键挑战，包括：复杂几何形状文物的精确复原、不同材质文物的无损扫描与数据采集、异形结构的三维建模难度、海量数据存储与管理、以及如何将数字模型转化为具有实际应用价值的成果（如虚拟展示、修复方案设计、仿制复制等）。 第二章：逆向工程技术原理及其在文物领域的适用性 本章详细介绍了逆向工程的核心概念和基本流程，包括数据采集、点云处理、曲面重建、实体建模等关键步骤。特别强调了逆向工程在“从物理实体到数字模型”这一转变过程中的重要作用。本书将重点解析各种逆向工程算法的原理，如插值与逼近算法、自由曲面构建技术、特征识别与提取方法等，并深入分析这些技术在处理具有复杂、不规则形态的文物时所展现出的强大能力。此外，本章还将探讨如何根据文物材质和形变的特点，选择最优的逆向工程方法，以最大化模型精度并最小化数据误差。 第三章：三维扫描技术在文物信息获取中的核心应用 本章系统性地介绍了目前主流的三维扫描技术，包括接触式测量（如三坐标测量机）、非接触式光学测量（如结构光扫描、激光扫描、摄影测量）等。每一类技术都将进行深入剖析，涵盖其工作原理、技术特点、精度指标、适用范围以及优缺点。针对文物保护的特殊需求，本章将重点探讨不同扫描技术的选择依据，例如，对于精细纹饰的文物，会推荐高精度点云采集设备；对于大型古迹，则会介绍基于无人机或地面移动平台的摄影测量和激光扫描技术。同时，还将详细介绍扫描前的准备工作，如文物表面处理（如有必要）、扫描路径规划、标定与校准等，以及扫描后的数据预处理，如噪声去除、点云配准、降采样等。 第四章：点云数据处理与三维模型重建 本章是逆向工程与三维扫描技术结合的关键环节。它详细阐述了从海量扫描点云数据出发，逐步构建高质量三维模型的过程。本章将深入讲解点云数据滤波与去噪的方法，以去除扫描过程中产生的无关信息，提高模型精度。接着，重点介绍点云分割与特征提取技术，如基于法线、曲率的分割，以及对文物特定结构（如孔洞、裂缝、边缘）的识别。在此基础上，本章将详细讲解各种三维曲面重建算法，包括Delaunay三角化、Alpha Shapes、NURBS曲面拟合等，并分析它们在不同文物形体上的适用性。最后，将介绍如何将重建的曲面模型转换为具有工程意义的实体模型，并进行模型修复与优化，以达到用于展示、分析或复制的标准。 第五章：数字化模型在文物修复与复原中的实践应用 本章将重点展示数字化模型在实际文物修复工作中的应用案例。例如，如何利用精确的三维模型进行裂缝、缺失部分的测量和设计；如何通过数字模型模拟修复材料与文物本体的兼容性；如何利用三维打印技术精准复刻缺失部件，并将其无缝嵌入文物本体。本章还将深入探讨如何基于数字化模型进行虚拟修复，在不直接接触文物本体的情况下，预演修复过程，评估修复效果，从而最大限度地降低对文物本体的风险。此外，还会介绍数字化模型在文物结构分析、材料成分分析辅助等方面的潜力。 第六章：虚拟展示与教育传播的创新模式 本章聚焦于将文物数字化成果转化为具有吸引力和教育意义的传播载体。详细介绍如何利用重建的三维模型构建高保真度的虚拟博物馆、数字展览，让公众跨越时空限制，近距离“接触”珍贵文物。本章还将探讨交互式虚拟体验的设计，例如，用户可以自由漫游、缩放、旋转文物模型，甚至进行虚拟“拆解”与“组装”，深入了解文物的结构与历史。同时，还将介绍如何将数字化模型与增强现实（AR）、虚拟现实（VR）技术相结合，创造沉浸式的学习体验，提高公众对文物保护的认知和兴趣。 第七章：文物数字化数据的管理、归档与未来发展 本章关注文物数字化过程中的数据管理和长远保存问题。详细介绍如何建立一套科学、规范的数字资产管理系统，包括数据的命名规则、存储格式、元数据描述、版本控制等。本章还将探讨文物数字化数据的长期归档策略，以应对技术更新换代和存储介质退化的挑战，确保数字遗产能够永久传承。最后，展望文物数字化保护的未来发展趋势，包括人工智能在特征识别和模型优化中的作用、多模态数据融合（如结合材质、色彩、结构等信息）、以及如何构建开放共享的文物数字信息平台，促进学术交流与研究创新。 本书力求在理论深度和实践指导性之间取得平衡，通过大量的案例分析和技术讲解，帮助读者掌握利用逆向工程与三维扫描技术进行文物数字化保护的关键技能，为珍贵文化遗产的永续传承贡献力量。

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这本书的阅读体验，坦白说，是充满挑战性但又令人茅塞顿开的。它最大的特点是其极强的系统性和对细节的执着。我拿到的这本书，不是那种市面上常见的“即插即用”的软件操作手册，它更像是一部严谨的科学论著。作者在讲解**建模方法论**时，花费了大量的篇幅来论证“为什么”要用这种方法，而不是简单地展示“怎么做”。例如，书中对非均匀有理B样条（NURBS）曲面在逆向重构中的核心地位，进行了深入的几何学推导，这部分内容对于初学者来说可能有些枯燥，但对于我这种希望建立稳固理论基础的人来说，简直是醍醐灌顶。此外，书中还穿插了大量的历史案例分析，对比了不同年代技术路线的优劣，这种历史纵深感让整个理论体系显得更加成熟和可靠。我尤其喜欢它对**误差容忍度**和**特征识别算法**的深入分析，这直接关系到逆向模型的实际可用性，作者没有一笔带过，而是详细描述了多尺度分析在解决复杂几何体分割中的应用，体现了极高的专业水准。

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这本书给我的感觉，与其说是一本教材，不如说是一份关于现代数字化制造的**战略蓝图**。作者的视野非常开阔，他把逆向工程放在了工业4.0和智能制造的宏大叙事中进行定位。我最欣赏的是它对**人机交互界面设计**在逆向建模流程中的重要性进行的探讨。虽然核心是算法和理论，但作者没有忽视最终用户的体验，他分析了如何通过优化交互流程来减少操作者的认知负荷，从而提高逆向建模的效率和准确性。这种跨学科的视角非常新颖。此外，书中对**逆向模型的质量评估体系**的构建，也让我耳目一新。它不仅关注重建的几何精度，还关注了重建模型在下游CAE分析（如有限元分析）中的适用性，这真正体现了“工程应用导向”的价值。整本书读下来，我感到自己对这个领域的理解从“如何使用工具”提升到了“如何设计工具”的层面，这对于任何想在该领域深耕的人来说，都是一次质的飞跃。

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这本书的结构布局非常清晰，它像一个精心设计的迷宫，每走一步都有明确的指示，但每一步都通往更深层的知识殿堂。我特别赞赏作者在**特征提取与语义化重建**方面所下的功夫。在很多工程实践中，点云数据是“死的”，缺乏几何语义信息。这本书提供了一套将物理特征（如孔、圆角、平面）从噪声数据中精准剥离出来的方法论，这极大地提升了逆向模型的质量和可编辑性。书中对不同行业应用场景的案例分析——比如航空航天部件的逆向修复与模具的快速制造——都进行了深入的剖析，这些实例的选择极具代表性，能够让不同背景的读者找到共鸣点。阅读过程中，我反复对比了不同章节之间关于**数据融合**技术的论述，作者针对不同的数据源（激光、结构光、CT）给出了定制化的融合策略，这种“对症下药”的专业态度，让我对整本书的实用价值深信不疑，它要求读者具备扎实的数学功底，同时也奖励了那些愿意投入时间去理解底层逻辑的实践者。

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这本书的开篇就给我一种宏大而扎实的学术气息，作者在引言部分对“逆向工程”这个主题进行了非常深刻的剖析，不仅仅停留在技术操作层面，更是将其置于现代制造业转型升级的宏观背景下进行阐述。我特别欣赏它对传统设计思维与现代数据驱动设计之间冲突与融合的探讨。作者并没有回避这个领域长期存在的理论真空和实践壁垒，反而将其作为推动学科发展的动力来展现。阅读过程中，我感觉自己仿佛在跟随一位经验丰富的导师进行深入的学术对话，他对涉及到的数学基础、几何拓扑学的应用进行了非常细致的梳理，虽然有些部分需要反复咀嚼，但一旦理解，便能感受到其逻辑的严密性。书中对不同类型扫描设备数据采集的精度差异、噪声处理策略的探讨，也体现了作者深厚的工程实践功底，这远超一般教科书的理论陈述，更像是高级工程师的备忘录。尤其是在阐述如何将不规则点云数据转化为可用于传统CAD软件的参数化曲面模型时，作者提供了一套严谨的、可复现的算法框架，这对任何想要深入研究此领域的工程师或研究生来说，都是一份宝贵的财富。

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翻开书页，首先映入眼帘的是其严谨的排版和丰富的信息密度。这本书的叙事风格非常沉稳，几乎没有使用任何浮夸的词藻来吸引读者，它完全依靠内容的深度来取胜。我发现它在描述**数字孪生与逆向工程的交汇点**时，展现出了极强的预见性。作者不仅仅停留在对已有扫描数据的处理上，而是展望了如何利用实时采集的数据流来驱动动态的数字模型重建，这为我未来几年工作方向的规划提供了重要的理论参考。在关于**系统构建**的章节中，作者对软件架构、数据接口标准的讨论，极大地拓宽了我的视野。这部分内容远超出了单一的CAD建模范畴，触及到了整个工程信息化生态的构建。我注意到书中对特定算法的实现，例如基于遗传算法的曲面拟合优化，作者不仅给出了公式，还提供了详细的伪代码注释，这对于希望将理论转化为实际软件工具的开发者来说，是无价之宝，它体现了一种“授人以渔”的教育理念。

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