2025年大學(xué)文物數(shù)字技術(shù)（三維掃描實(shí)操）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：本卷共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.文物三維掃描中，能夠獲取物體表面高精度三維數(shù)據(jù)的技術(shù)是（）A.結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)B.激光三角測量法C.立體視覺三維測量技術(shù)D.激光雷達(dá)三維掃描技術(shù)2.以下關(guān)于三維掃描數(shù)據(jù)處理流程的正確順序是（）①點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波②點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)③三維模型重建④數(shù)據(jù)采集A.④①②③B.④②①③C.①②③④D.①④②③3.在文物三維掃描中，用于去除噪聲點(diǎn)和冗余數(shù)據(jù)的操作是（）A.點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)B.點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡C.點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波D.三維模型紋理映射4.激光雷達(dá)三維掃描技術(shù)利用的是（）原理來獲取物體三維信息。A.光線反射B.超聲波反射C.電磁波反射D.激光干涉5.結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)中，常用的編碼方式不包括（）A.格雷碼B.正弦條紋碼C.隨機(jī)碼D.二進(jìn)制碼6.三維掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)格式中，PLY格式的特點(diǎn)是（）A.簡單易讀，支持多種數(shù)據(jù)類型B.壓縮比高，適合存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)C.主要用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域D.不支持顏色信息存儲(chǔ)7.為了提高文物三維掃描的精度，在掃描過程中應(yīng)盡量保持（）A.掃描速度快B.掃描距離遠(yuǎn)C.掃描設(shè)備穩(wěn)定D.掃描角度大8.在三維模型重建中，用于將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形網(wǎng)格模型的算法是（）A.泊松表面重建算法B.最小二乘法C.卡爾曼濾波算法D.遺傳算法9.文物三維掃描中，對于具有復(fù)雜紋理的文物，需要重點(diǎn)關(guān)注的是（）A.紋理映射的準(zhǔn)確性B.模型的光滑度C.點(diǎn)云數(shù)據(jù)的密度D.配準(zhǔn)的精度10.以下哪種情況可能會(huì)導(dǎo)致三維掃描數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差（）A.掃描設(shè)備校準(zhǔn)不準(zhǔn)確B.文物表面清潔C.掃描環(huán)境光線均勻D.采用合適的掃描參數(shù)第II卷（非選擇題，共70分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請?jiān)跈M線上填寫正確答案。1.文物三維掃描系統(tǒng)主要由______、______和______三部分組成。2.點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的方法主要有______配準(zhǔn)和______配準(zhǔn)。3.結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)中，投影儀投射的條紋圖案包括______條紋和______條紋。4.三維模型紋理映射的步驟包括______、______和______。5.在激光雷達(dá)三維掃描中，掃描分辨率通常用______和______來表示。三、簡答題（共20分）答題要求：簡要回答問題，答案應(yīng)簡潔明了。1.簡述結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)的工作原理。（5分）2.點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波的目的是什么？常見的濾波方法有哪些？（5分）3.說明三維模型重建的主要流程。（5分）4.激光雷達(dá)三維掃描技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)和局限性？（5分）四、材料分析題（共20分）材料：在對一件古代青銅器進(jìn)行三維掃描時(shí)，掃描團(tuán)隊(duì)采用了激光雷達(dá)三維掃描技術(shù)。在掃描過程中，發(fā)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)存在噪聲干擾，并且掃描后的三維模型紋理不夠清晰。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)是掃描設(shè)備的校準(zhǔn)出現(xiàn)了問題，以及在紋理映射時(shí)參數(shù)設(shè)置不合理。答題要求：根據(jù)材料，回答以下問題。每題字?jǐn)?shù)在150字到200字之間。1.針對掃描數(shù)據(jù)存在噪聲干擾的問題，應(yīng)如何解決？（10分）2.為了使三維模型紋理更加清晰，應(yīng)如何調(diào)整紋理映射的參數(shù)？（10分）五、實(shí)踐操作題（共20分）答題要求：請描述在進(jìn)行文物三維掃描實(shí)踐操作時(shí)，如何確保掃描數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。每題字?jǐn)?shù)在150字到200字之間。1.在掃描前需要做哪些準(zhǔn)備工作？（10分）2.掃描過程中如何控制掃描參數(shù)以獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)？（10分）答案：一、選擇題1.D2.A3.C4.C5.D6.A7.C8.A9.A10.A二、填空題1.掃描設(shè)備、數(shù)據(jù)采集軟件、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)2.基于特征、基于迭代最近點(diǎn)（ICP）3.正弦、格雷4.紋理圖像采集、紋理坐標(biāo)計(jì)算、紋理映射5.角度分辨率、距離分辨率三、簡答題1.結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)通過投影儀投射特定的條紋圖案到物體表面，相機(jī)從不同角度同步拍攝。由于物體表面形狀不同，條紋圖案會(huì)發(fā)生變形，相機(jī)拍攝到的變形條紋圖像攜帶了物體表面的三維信息。通過對多幅變形條紋圖像進(jìn)行分析處理，利用三角測量原理計(jì)算出物體表面各點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從而獲取物體的三維數(shù)據(jù)。2.點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波的目的是去除噪聲點(diǎn)和冗余數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。常見的濾波方法有中值濾波、高斯濾波、雙邊濾波等。中值濾波通過選取鄰域內(nèi)的中值來替換當(dāng)前點(diǎn)，有效去除孤立噪聲點(diǎn)；高斯濾波利用高斯函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，平滑數(shù)據(jù)；雙邊濾波結(jié)合了圖像的空間信息和邊緣信息，在去噪的同時(shí)保留邊緣細(xì)節(jié)。3.三維模型重建主要流程包括：首先進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理，如濾波、精簡等；然后通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)將多視角數(shù)據(jù)對齊；接著利用合適的算法將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形網(wǎng)格模型，如泊松表面重建算法；最后進(jìn)行紋理映射，將采集的紋理信息賦予三維模型，使其更加真實(shí)。4.優(yōu)點(diǎn)：測量速度快、精度高、可獲取物體的完整三維信息、能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境等。局限性：設(shè)備成本較高、對掃描環(huán)境要求較高、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜、在掃描透明或鏡面物體時(shí)可能存在困難等。四、材料分析題1.對于掃描數(shù)據(jù)存在噪聲干擾的問題，應(yīng)重新校準(zhǔn)掃描設(shè)備，確保設(shè)備參數(shù)準(zhǔn)確無誤。同時(shí)，可采用合適的點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波方法，如中值濾波或高斯濾波，去除噪聲點(diǎn)。通過多次掃描并對比數(shù)據(jù)，進(jìn)一步篩選出可靠的數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，為后續(xù)的三維模型重建提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.為使三維模型紋理更加清晰，應(yīng)重新審視紋理映射的參數(shù)設(shè)置。首先，確保紋理圖像采集的質(zhì)量，選擇高分辨率、清晰的紋理圖像。然后，精確計(jì)算紋理坐標(biāo)，使其與三維模型表面準(zhǔn)確對應(yīng)。在紋理映射過程中，調(diào)整映射強(qiáng)度、光照參數(shù)等，增強(qiáng)紋理的對比度和清晰度，使紋理能夠真實(shí)地反映在三維模型上，展現(xiàn)出青銅器的細(xì)節(jié)特征。五、實(shí)踐操作題1.在掃描前，需對文物進(jìn)行詳細(xì)的清理和表面預(yù)處理，去除污垢、灰塵等雜質(zhì)，確保掃描表面干凈平整。根據(jù)文物的大小、形狀和材質(zhì)，選擇合適的掃描設(shè)備和掃描模式，并進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)，保證掃描精度。規(guī)劃掃描路徑，確保能夠全面覆蓋文物的各個(gè)部位，同時(shí)設(shè)置好掃描分辨率、掃描角度等參數(shù)，為獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備。2.在掃描過程中，要穩(wěn)定掃描設(shè)備，避免因設(shè)備