ellibsЭлектронные библиотекиRussian Digital Libraries Journal1562-5419Казанский (Приволжский) федеральный университетellibs-33Research ArticleСтатьиIn situ двухдиапазонная 3D-дефектоскопия стенописей архитектурных памятниковIn situ two-diagnostic 3D-defectoscopy of the frescoes architectural monumentsКугураковаВ. В.vlada.kugurakova@gmail.comЗыковЕ. Ю.evgeniy.zykov@kpfu.ruКасимовА. В.delaluna@mail.ruСитдиковА. Г.sitdikov_a@mail.ruСкобелевА. А.v1212186@gmail.comШайхутдиноваЕ. Ф.eugen.shaykhutdinova@gmail.comКазанский (Приволжский) федеральный университетRussian FederationИнститут археологии им. А.Х. Халикова АН РТRussian FederationИнститут археологии им. А.Х. Халикова АН РТ; Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (КНИТУ-КАИ)Russian Federation201628122016196538558Copyright © Кугуракова В.В., Зыков Е.Ю., Касимов А.В., Ситдиков А.Г., Скобелев А.А., Шайхутдинова Е.Ф., 20162016Кугуракова В.В., Зыков Е.Ю., Касимов А.В., Ситдиков А.Г., Скобелев А.А., Шайхутдинова Е.Ф.Кугуракова В.В., Зыков Е.Ю., Касимов А.В., Ситдиков А.Г., Скобелев А.А., Шайхутдинова Е.Ф.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ellibs.elpub.ru/jour/article/view/33

Статья посвящена проблеме создания методики мониторинга состояния и систематизации сведений о фресковой живописи объектов культурного наследия. Проблема может быть решена путем компиляции традиционного метода картографирования фресок с применением современных средств визуализации. Описана новая технология Project Tango для фиксации текстур сложных 3D внутренних объёмов архитектурных памятников. Предложены методика экспресс сканирования с автоматическим картограммированием для дальнейшего сравнительного анализа изменения состояния стенописей и методика оценки процента утраты.

In this paper, we discuss monitoring of the state of murals, retrieval of data pertaining to this state and management and storing of the said data. We discuss the possibility of integration of traditional methods of mural mapping and modern methods of data visualization, including Project Tango for fixation of complex textures of inner 3D volumes of architectural monuments. We further discuss the express-scanning of automated cartogramming for further comparison of states and methods of assessing the damage done to the mural.

дефектоскопиятрехмерная визуализацияинфракрасный датчикархитектурный памятникобъект культурного наследиямониторингкартограммированиеProject TangoSLAMSFMPTAMStructure from motionMonocular visionStereo visionReferencesКрылов А.К., Крылова О.Ю. Итоги работ по копированию и картограммированию фресок XVI в. церкви Св. Троицы в селе Большие Вяземы // Троицкие чтения 1997. Сб. научных исследований по материалам конференции. Большие Вяземы, 1998. С. 22–33, 148.Крылов А.К., Крылова О.Ю. Итоги работ по копированию и картограммированию фресок XVI в. церкви Св. Троицы в селе Большие Вяземы // Троицкие чтения 1997. Сб. научных исследований по материалам конференции. Большие Вяземы, 1998. С. 22–33, 148.Davison A.J. Mobile Robot Navigation Using Active Vision, University of Oxford, Oxford, UK, 1998.Davison A.J. Mobile Robot Navigation Using Active Vision, University of Oxford, Oxford, UK, 1998.Tomono M. 3-D Localization and Mapping Using a Single Camera Based on Structure-from-motion with Automatic Baseline Selection // in Proceedings of the IEEE Int. Conference on Robotics and Automation (ICRA '05), April 2005. P. 3342–3347Tomono M. 3-D Localization and Mapping Using a Single Camera Based on Structure-from-motion with Automatic Baseline Selection // in Proceedings of the IEEE Int. Conference on Robotics and Automation (ICRA '05), April 2005. P. 3342–3347Strasdat H., Montiel J.M.M., and Davison A.J. Visual SLAM: why filter?// Image and Vision Computing. 2012. V. 30, no. 2. P. 65–77.Strasdat H., Montiel J.M.M., and Davison A.J. Visual SLAM: why filter?// Image and Vision Computing. 2012. V. 30, no. 2. P. 65–77.Davison A.J. Real-time Simultaneous Localisation and Mapping with a Single Camera // in Proceedings of the 9th IEEE Int. Conference on Computer Vision, October 2003. P. 1403–1410.Davison A.J. Real-time Simultaneous Localisation and Mapping with a Single Camera // in Proceedings of the 9th IEEE Int. Conference on Computer Vision, October 2003. P. 1403–1410.Klein G. and Murray D. Parallel Tracking and Mapping for Small AR Workspaces // in Proceedings of the 6th IEEE and ACM Int. Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR '07), Nara, Japan, November 2007. P. 225–234.Klein G. and Murray D. Parallel Tracking and Mapping for Small AR Workspaces // in Proceedings of the 6th IEEE and ACM Int. Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR '07), Nara, Japan, November 2007. P. 225–234.Klein G. and Murray D. Improving the Agility of Keyframe-based SLAM // in Proceedings of the 10th European Conference on Computer Vision (ECCV '08), October 2008. P. 802–815.Klein G. and Murray D. Improving the Agility of Keyframe-based SLAM // in Proceedings of the 10th European Conference on Computer Vision (ECCV '08), October 2008. P. 802–815.Stühmer J., Gumhold S., and Cremers D. Parallel Generalized Thresholding Scheme for Live Dense Geometry from a Handheld Camera // in Trends and Topics in Computer Vision, Springer, Berlin, Germany, 2012. P. 450–462.Stühmer J., Gumhold S., and Cremers D. Parallel Generalized Thresholding Scheme for Live Dense Geometry from a Handheld Camera // in Trends and Topics in Computer Vision, Springer, Berlin, Germany, 2012. P. 450–462.Newcombe R.A. and Davison A.J. Live dense reconstruction with a single moving camera // in Proceedings of the IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR '10), June 2010. P. 1498–1505.Newcombe R.A. and Davison A.J. Live dense reconstruction with a single moving camera // in Proceedings of the IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR '10), June 2010. P. 1498–1505.Blösch M., Weiss S., Scaramuzza D., and Siegwart R. Vision Based MAV Navigation in Unknown and Unstructured Environments // in Proceedings of the IEEE Int. Conference on Robotics and Automation (ICRA '10), P. 21–28, Anchorage, Alaska, USA, May 2010.Blösch M., Weiss S., Scaramuzza D., and Siegwart R. Vision Based MAV Navigation in Unknown and Unstructured Environments // in Proceedings of the IEEE Int. Conference on Robotics and Automation (ICRA '10), P. 21–28, Anchorage, Alaska, USA, May 2010.Weiss S., Achtelik M.W., Lynen S. et al. Monocular Vision for Long-term Micro aerial Vehicle State Estimation: a Compendium // J. of Field Robotics. 2013. V. 30, no. 5. P. 803–831.Weiss S., Achtelik M.W., Lynen S. et al. Monocular Vision for Long-term Micro aerial Vehicle State Estimation: a Compendium // J. of Field Robotics. 2013. V. 30, no. 5. P. 803–831.Sheng J., Tano S., and Jia S. Mobile Robot Localization and Map Building Based on Laser Ranging and PTAM // in Proceedings of the IEEE Int. Conference on Mechatronics and Automation (ICMA '11), Beijing, China, August 2011. P. 1015–1020.Sheng J., Tano S., and Jia S. Mobile Robot Localization and Map Building Based on Laser Ranging and PTAM // in Proceedings of the IEEE Int. Conference on Mechatronics and Automation (ICMA '11), Beijing, China, August 2011. P. 1015–1020.Forster C., Pizzoli M., and Scaramuzza D. SVO: Fast Semi-direct Monocular Visual Odometry // in Proceedings of the IEEE Int. Conference on Robotics and Automation (ICRA '14), Hong Kong, June 2014. P. 15–22.Forster C., Pizzoli M., and Scaramuzza D. SVO: Fast Semi-direct Monocular Visual Odometry // in Proceedings of the IEEE Int. Conference on Robotics and Automation (ICRA '14), Hong Kong, June 2014. P. 15–22.Engel J., Sturm J., and Cremers D. Semi-dense Visual Odometry for a Monocular Camera // in Proceedings of the 14th IEEE Int. Conference on Computer Vision (ICCV '13), Sydney, Australia, December 2013. P. 1449–1456.Engel J., Sturm J., and Cremers D. Semi-dense Visual Odometry for a Monocular Camera // in Proceedings of the 14th IEEE Int. Conference on Computer Vision (ICCV '13), Sydney, Australia, December 2013. P. 1449–1456.Songmin Jia, Ke Wang, and Xiuzhi Li. Mobile Robot Simultaneous Localization and Mapping Based on a Monocular Camera // J. of Robotics. 2016. V. 2016. Article ID 7630340, 11 p.Songmin Jia, Ke Wang, and Xiuzhi Li. Mobile Robot Simultaneous Localization and Mapping Based on a Monocular Camera // J. of Robotics. 2016. V. 2016. Article ID 7630340, 11 p.Quentin Gautier, Steven Lee, Sungwook Son, and Jin Yu. 3D Reconstruction Using Tango // Kastner Research Group, 2016.Quentin Gautier, Steven Lee, Sungwook Son, and Jin Yu. 3D Reconstruction Using Tango // Kastner Research Group, 2016.Klingensmith M., Dryanovski I., Srinivasa S.S., and Xiao J. CHISEL: Real Time Large Scale 3D Reconstruction Onboard a Mobile Device Using Spatially-hashed Signed Distance Fields// Proceedings of Conference “Robotics: Science and Systems”, Rome, Italy, July 2015. 9 p. https://robotics.ccny.cuny.edu/sites/default/files/ publications/p40.pdf.Klingensmith M., Dryanovski I., Srinivasa S.S., and Xiao J. CHISEL: Real Time Large Scale 3D Reconstruction Onboard a Mobile Device Using Spatially-hashed Signed Distance Fields// Proceedings of Conference “Robotics: Science and Systems”, Rome, Italy, July 2015. 9 p. https://robotics.ccny.cuny.edu/sites/default/files/ publications/p40.pdf.Nießner M., Zollho ̈fer M., Izadi S., and Stamminger M. Real-time 3d Reconstruction at Scale Using Voxel Hashing // ACM Transactions on Graphics (TOG), 2013. V. 25, no. 3. P. 579–588. http://gvv.mpi-inf.mpg.de/projects/MZ/Papers/SGASIA2013 _VH/paper.pdf.Nießner M., Zollho ̈fer M., Izadi S., and Stamminger M. Real-time 3d Reconstruction at Scale Using Voxel Hashing // ACM Transactions on Graphics (TOG), 2013. V. 25, no. 3. P. 579–588. http://gvv.mpi-inf.mpg.de/projects/MZ/Papers/SGASIA2013 _VH/paper.pdf.Curless B. and Levoy M. A Volumetric Method for Building Complex Models from Range Images // Proceedings of SIGGRAPH '96, 1996. https://graphics. stanford.edu/papers/volrange/.Curless B. and Levoy M. A Volumetric Method for Building Complex Models from Range Images // Proceedings of SIGGRAPH '96, 1996. https://graphics. stanford.edu/papers/volrange/.Stueckler J., Gutt A., and Behnke S. Combining the Strengths of Sparse Interest Point and Dense Image Registration for RGB-D Odometry // Proceedings of the Joint 45th Int. Symposium on Robotics (ISR) and 8th German Conference on Robotics (ROBOTIK), June 2014.Stueckler J., Gutt A., and Behnke S. Combining the Strengths of Sparse Interest Point and Dense Image Registration for RGB-D Odometry // Proceedings of the Joint 45th Int. Symposium on Robotics (ISR) and 8th German Conference on Robotics (ROBOTIK), June 2014.Nießner M., Dai A., and Fisher M. Combining Inertial Navigation and ICP for Real-time 3d Surface Reconstruction // EUROGRAPHICS. 2014. https://graphics. stanford.edu/~mdfisher/papers/inertialNavigation.pdf.Nießner M., Dai A., and Fisher M. Combining Inertial Navigation and ICP for Real-time 3d Surface Reconstruction // EUROGRAPHICS. 2014. https://graphics. stanford.edu/~mdfisher/papers/inertialNavigation.pdf.Eberhard Gülch. Investigations on Google Tango Development Kit for Personal Indoor Mapping // The 19th AGILE Int. Conference on Geographic Information Science was hosted by the Finnish Geospatial Research Institute, National Land Survey of Finland (NLS) and the University of Helsinki, 2016. 3 p. https://agile-online.org/conference_paper/cds/agile_2016/posters/102_Paper_in_PDF.pdf.Eberhard Gülch. Investigations on Google Tango Development Kit for Personal Indoor Mapping // The 19th AGILE Int. Conference on Geographic Information Science was hosted by the Finnish Geospatial Research Institute, National Land Survey of Finland (NLS) and the University of Helsinki, 2016. 3 p. https://agile-online.org/conference_paper/cds/agile_2016/posters/102_Paper_in_PDF.pdf.Сизов Б.Т. Наблюдения за температурно-влажностным режимом собора Рождества Богородицы Ферапонтова монастыря // Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей: Реф. сб. М.: Информкультура, 1982. Вып. 2.Сизов Б.Т. Наблюдения за температурно-влажностным режимом собора Рождества Богородицы Ферапонтова монастыря // Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей: Реф. сб. М.: Информкультура, 1982. Вып. 2.Девина Р.А., Илларионова И.В., Сизова Е.А., Бойко В.А. Нормализация температурно-влажностного режима собора Рождества Богородицы Ферапонтова монастыря с помощью проветривания // Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей: Экспресс-информация. М.: Информкультура, 1985. Вып. 3. 7 c.Девина Р.А., Илларионова И.В., Сизова Е.А., Бойко В.А. Нормализация температурно-влажностного режима собора Рождества Богородицы Ферапонтова монастыря с помощью проветривания // Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей: Экспресс-информация. М.: Информкультура, 1985. Вып. 3. 7 c.Гордеев Ю.И., Илларионова И.В., Сизова Е.А. Аэрационные устройства для зданий-памятников культовой архитектуры (клапаны-хлопушки) // Вопросы температурно-влажностного режима памятников истории и культуры: Сб. науч. тр. М., 1990. 98 с.Гордеев Ю.И., Илларионова И.В., Сизова Е.А. Аэрационные устройства для зданий-памятников культовой архитектуры (клапаны-хлопушки) // Вопросы температурно-влажностного режима памятников истории и культуры: Сб. науч. тр. М., 1990. 98 с.Сизов Б.Т. Мониторинг температурно-влажностного режима памятников архитектуры (на примере собора Рождества Богородицы Ферапонтова монастыря) // Журнал «Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК)». 2003. № 2. https://www.abok. ru/ for_spec/articles.php?nid=1990.Сизов Б.Т. Мониторинг температурно-влажностного режима памятников архитектуры (на примере собора Рождества Богородицы Ферапонтова монастыря) // Журнал «Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК)». 2003. № 2. https://www.abok. ru/ for_spec/articles.php?nid=1990.Петрусенко Е.В. О методике картограммирования стенописей (из опыта работ 1996–1997 гг. в церкви Св. Троицы с. Б. Вязёмы) // Библиотека реставратора. 1998. C. 41–48.Петрусенко Е.В. О методике картограммирования стенописей (из опыта работ 1996–1997 гг. в церкви Св. Троицы с. Б. Вязёмы) // Библиотека реставратора. 1998. C. 41–48.Шайхутдинова Е.Ф., Касимов А.В., Ситдиков А.Г. Разработка автоматизированной системы учета результатов исследования и мониторинга текущего состояния историко-архитектурных объектов острова-града Свияжск // Историко-культурное и духовное наследие Свияжска: сборник материалов Международного конгресса (г. Казань, 15–16 июля 2015 г.) / Под общ. ред. Р.М. Валеева. Казань, Татарское республиканское издательство «ХЭТЕР», 2015. С. 254–258.Шайхутдинова Е.Ф., Касимов А.В., Ситдиков А.Г. Разработка автоматизированной системы учета результатов исследования и мониторинга текущего состояния историко-архитектурных объектов острова-града Свияжск // Историко-культурное и духовное наследие Свияжска: сборник материалов Международного конгресса (г. Казань, 15–16 июля 2015 г.) / Под общ. ред. Р.М. Валеева. Казань, Татарское республиканское издательство «ХЭТЕР», 2015. С. 254–258.Шайхутдинова Е.Ф., Касимов А.В., Ситдиков А.Г., Азизов А.Р. Практический подход к разработке автоматизированной системы учета результатов исследования историко-архитектурных объектов острова-града Свияжска // Электронные библиотеки. 2015. Т. 18. № 6. С. 337–349.Шайхутдинова Е.Ф., Касимов А.В., Ситдиков А.Г., Азизов А.Р. Практический подход к разработке автоматизированной системы учета результатов исследования историко-архитектурных объектов острова-града Свияжска // Электронные библиотеки. 2015. Т. 18. № 6. С. 337–349.Shaykhutdinova E., Kasimov A., Sitdikov A. Preliminary results of the development of a unified system for the research and monitoring of the current condition of the 17th century Assumption Cathedral in the island town of Sviyazhsk (Tatarstan, Russia) // Proceedings of the 5th Int. Conference on Heritage and Sustainable Development. Lisbon, Portugal, 12–15 July, 2016. V. 2. P. 1481–1488.Shaykhutdinova E., Kasimov A., Sitdikov A. Preliminary results of the development of a unified system for the research and monitoring of the current condition of the 17th century Assumption Cathedral in the island town of Sviyazhsk (Tatarstan, Russia) // Proceedings of the 5th Int. Conference on Heritage and Sustainable Development. Lisbon, Portugal, 12–15 July, 2016. V. 2. P. 1481–1488.Шайхутдинова Е.Ф., Ситдиков А.Г., Касимов А.В. Опыт картограммирования фресок для мониторинга их состояния и сохранения в Успенском соборе (Свияжск, Россия) // Труды рабочего семинара Института археологии АН РТ, 2016.Шайхутдинова Е.Ф., Ситдиков А.Г., Касимов А.В. Опыт картограммирования фресок для мониторинга их состояния и сохранения в Успенском соборе (Свияжск, Россия) // Труды рабочего семинара Института археологии АН РТ, 2016.Елизаров А.М., Липачёв Е.К., Хайдаров Ш.М. Автоматизированная система сервисов обработки больших коллекций научных документов// Аналитика и управление данными в областях с интенсивным использованием данных. XVIII Межд. конференция DAMDID/RCDL-2016 (11–14 октября 2016 года, Ершово, Московская обл., Россия): труды конференции / под. ред. Л.А. Калиниченко, Я. Манолопулоса, С.О. Кузнецова. М.: ФИЦ ИУ РАН, 2016. С. 109–115.Елизаров А.М., Липачёв Е.К., Хайдаров Ш.М. Автоматизированная система сервисов обработки больших коллекций научных документов// Аналитика и управление данными в областях с интенсивным использованием данных. XVIII Межд. конференция DAMDID/RCDL-2016 (11–14 октября 2016 года, Ершово, Московская обл., Россия): труды конференции / под. ред. Л.А. Калиниченко, Я. Манолопулоса, С.О. Кузнецова. М.: ФИЦ ИУ РАН, 2016. С. 109–115.Зыков Е.Ю., Шерстюков О.Н., Акчурин А.Д. Исследовательский ионозонд 'Циклон' Казанского университета и программное обеспечение автоматической обработки ионограмм // Гелиогеофизические исследования. 2013. Вып. 4. С. 39–46.Зыков Е.Ю., Шерстюков О.Н., Акчурин А.Д. Исследовательский ионозонд 'Циклон' Казанского университета и программное обеспечение автоматической обработки ионограмм // Гелиогеофизические исследования. 2013. Вып. 4. С. 39–46.Зыков Е.Ю., Акчурин А.Д., Сапаев А.Н., Шерстюков О.Н. Автоматическая интерпретация ионограмм вертикального зондирования // Ученые записки Казанского университета. 2008. Т. 150. Кн. 3. С. 36–45.Зыков Е.Ю., Акчурин А.Д., Сапаев А.Н., Шерстюков О.Н. Автоматическая интерпретация ионограмм вертикального зондирования // Ученые записки Казанского университета. 2008. Т. 150. Кн. 3. С. 36–45.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.