本发明涉及古建筑修复，特别涉及一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法及系统。
背景技术：
1、古建筑是人类历史与文化的重要载体，以其独特的造型、丰富的装饰、多样的类型和深远的历史价值而著称。这些珍贵遗产不仅是文化的瑰宝，更是我们了解过去、传承文明的宝贵资源。古建筑的保护对于继承和发扬优秀文化传统、研究国家和民族政治、社会、经济、思想、文化、艺术、工程技术等方面的发展历史具有重要意义。因此，在城市规划中应制定相应措施，保存和保护有历史价值的地区、建筑群和建筑物。古建筑作为人类历史与文化的重要载体，承载着丰富的历史信息和艺术价值。其保护和修复工作对于传承人类文化遗产具有重要意义。然而，传统的古建筑修复方法在实际操作中面临诸多挑战：
2、一、传统古建筑修复过程中，测量和绘图主要依赖于人工操作，这种方法不仅工作量大、周期长，而且难以保证测量的精度，微小的误差在修复过程中可能导致古建筑结构的不稳定，甚至对整体结构造成不可逆的损害；
3、二、人工测量和绘图的过程繁琐，需要大量的人力和时间投入，随着古建筑修复需求的增加，传统方法已难以满足高效修复的需求，尤其是在一些急需修复的古建筑项目中，时间成本成为制约修复工作的重要因素；
4、三、传统古建筑修复过程中产生的数据多以纸质形式保存，不仅不便于数据共享和传输，而且容易受到损坏和丢失，此外，纸质数据难以进行数字化处理和分析，限制了古建筑修复技术的进一步发展；
5、为此，提出一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法及系统。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明实施例希望提供一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法及系统，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。
2、为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，包括以下步骤：
3、步骤一、在古建筑现场进行三维激光扫描，获取古建筑的三维点云数据；
4、步骤二、将采集到的三维点云数据导入数据处理软件中，对三维点云数据进行滤波处理，去除噪声和冗余数据；
5、步骤三、将不同角度或不同时间采集的三维点云数据进行拼接，形成完整的古建筑三维点云数据；
6、步骤四、利用数据处理软件进行三维重建操作，将三维点云数据转换为古建筑的三维模型，并进行平滑处理；
7、步骤五、将古建筑的三维模型与原始设计图纸或历史照片对比分析进行损伤诊断，识别出古建筑存在的损伤位置和程度，并评估损伤的严重程度；
8、步骤六、根据损伤诊断结果，制定古建筑修复方案；
9、步骤七、按照修复方案模拟古建筑修复过程，并对古建筑进行修复施工；
10、步骤八、修复完成后，对古建筑进行再次三维激光扫描，与修复前的三维模型进行对比分析，评估修复效果。
11、提供作为本技术方案进一步优选的，在步骤一中，所述三维激光扫描利用多站扫描技术，所述多站扫描技术扫描方法包括以下步骤：
12、步骤1、根据古建筑的结构特点和扫描需求，在古建筑周围设置多个扫描站点，这些站点覆盖古建筑的各个部分，并且站点之间的距离和角度经过合理规划；
13、步骤2、在每个站点上，使用三维激光扫描仪对古建筑进行扫描，经过测量激光束的往返时间，计算出与古建筑表面各点的距离，并记录下这些点的三维坐标信息；
14、步骤3、扫描过程中，扫描仪实时记录每个站点的扫描数据，并保存为三维点云数据格式。
15、提供作为本技术方案进一步优选的，在步骤二中，所述滤波处理利用基于统计的高斯滤波算法去除噪声和冗余数据，所述高斯滤波算法利用如下公式：
16、
17、其中，g(x,y,z)是三维高斯函数在点x,y,z处的值，(\sigma_x),(\sigma_y),(\sigma_z)是高斯函数在三个方向上的标准差，决定了高斯函数的宽度，即滤波的平滑程度。
18、提供作为本技术方案进一步优选的，在步骤三中，所述三维点云数据的拼接利用基于特征点匹配的算法，通过识别三维点云数据中的共同特征实现不同角度或不同时间采集数据的准确拼接。
19、提供作为本技术方案进一步优选的，在步骤四中，所述三维重建操作包括使用曲面重建算法对三维点云数据进行拟合，生成古建筑的三维网格模型，并利用纹理映射技术为模型添加真实感。
20、提供作为本技术方案进一步优选的，所述损伤诊断利用深度学习算法自动识别损伤位置和程度，并评估损伤的严重程度。
21、提供作为本技术方案进一步优选的，在步骤六中，所述古建筑修复方案包括损伤部位的加固、替换或修补，并采用传统工艺和材料进行修复。
22、提供作为本技术方案进一步优选的，在步骤七中，所述模拟修复过程利用虚拟现实或增强现实技术进行模拟，为修复人员提供沉浸式的修复操作培训和指导。
23、提供作为本技术方案进一步优选的，在步骤八中，所述评估修复效果包括对比分析修复前后三维模型的结构完整性、细节保留程度以及与历史资料的匹配度。
24、为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复系统，包括：三维激光扫描模块、数据处理模块、三维重建模块、损伤诊断模块、修复方案制定模块、修复施工指导模块、修复效果评估模块、用户交互模块和数据存储与管理模块；
25、所述三维激光扫描模块用于在古建筑现场进行三维激光扫描，获取古建筑的三维点云数据，并利用多站扫描技术全面覆盖古建筑的各个部分；
26、所述数据处理模块用于导入三维点云数据，进行滤波处理以去除噪声和冗余数据，并利用算法将不同角度或不同时间采集的三维点云数据进行拼接，形成完整的古建筑三维点云数据；
27、所述三维重建模块用于将处理后的三维点云数据转换为古建筑的三维模型，并利用曲面重建算法技术进行模型拟合和平滑处理；
28、所述损伤诊断模块用于将古建筑的三维模型与原始设计图纸或历史照片进行对比分析，利用算法自动识别古建筑存在的损伤位置和程度，并评估损伤的严重程度；
29、所述修复方案制定模块用于根据损伤诊断结果，制定古建筑修复方案，包括损伤部位的加固、替换或修补；
30、所述修复施工指导模块用于提供修复施工指导，并利用虚拟现实技术模拟修复过程，辅助施工人员进行操作；
31、所述修复效果评估模块用于在古建筑修复完成后，使用三维激光扫描设备进行再次扫描，将修复后的三维模型与修复前的三维模型进行对比分析，评估修复效果；
32、所述用户交互模块用于提供用户友好的交互界面，方便用户操作和管理整个古建筑修复系统，显示扫描结果、处理过程、损伤诊断结果、修复方案以及修复效果评估信息；
33、所述数据存储与管理模块用于存储和管理古建筑的三维点云数据、三维模型、损伤诊断结果、修复方案以及修复效果评估数据，并提供数据备份和恢复功能。
34、本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
35、1、本发明通过三维激光扫描技术，可以快速获取古建筑的高精度三维点云数据，减少了人工测量的工作量和时间，大大提高了工作效率，通过多站扫描技术的应用能够确保对古建筑进行全面、细致的扫描，捕捉每一个细节，为后续工作提供准确的数据支持；
36、2、本发明通过利用高斯滤波算法进行数据处理，可以自动去除噪声和冗余数据，提高数据的准确性，基于特征点匹配的算法能够自动拼接不同角度或不同时间采集的三维点云数据，减少了人工干预和误差，深度学习算法在损伤诊断中的应用，能够自动识别损伤位置和程度，提高了诊断的准确性和效率；
37、3、本发明通过所有的数据都以数字化形式保存，从而便于数据共享、传输和长期保存，避免了纸质数据易损坏和丢失的问题，且三维重建操作可以将三维点云数据转换为古建筑的三维模型，实现古建筑的数字化展示和可视化分析。
38、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
1.一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，其特征在于，在步骤一中，所述三维激光扫描利用多站扫描技术，所述多站扫描技术扫描方法包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，其特征在于：在步骤二中，所述滤波处理利用基于统计的高斯滤波算法去除噪声和冗余数据，所述高斯滤波算法利用如下公式：
4.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，其特征在于：在步骤三中，所述三维点云数据的拼接利用基于特征点匹配的算法，通过识别三维点云数据中的共同特征实现不同角度或不同时间采集数据的准确拼接。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，其特征在于：在步骤四中，所述三维重建操作包括使用曲面重建算法对三维点云数据进行拟合，生成古建筑的三维网格模型，并利用纹理映射技术为模型添加真实感。
6.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，其特征在于：所述损伤诊断利用深度学习算法自动识别损伤位置和程度，并评估损伤的严重程度。
7.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，其特征在于：在步骤六中，所述古建筑修复方案包括损伤部位的加固、替换或修补，并采用传统工艺和材料进行修复。
8.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，其特征在于：在步骤七中，所述模拟古建筑修复过程利用虚拟现实或增强现实技术进行模拟，为修复人员提供沉浸式的修复操作培训和指导。
9.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复方法，其特征在于：在步骤八中，所述评估修复效果包括对比分析修复前后三维模型的结构完整性、细节保留程度以及与历史资料的匹配度。
10.一种基于三维激光扫描技术的古建筑修复系统，其特征在于，包括：三维激光扫描模块、数据处理模块、三维重建模块、损伤诊断模块、修复方案制定模块、修复施工指导模块、修复效果评估模块、用户交互模块和数据存储与管理模块；
