文物数字化与三维展示方案

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基于3D重建技术的文物保护与虚拟展览系统设计

基于3D重建技术的文物保护与虚拟展览系统设计

基于3D重建技术的文物保护与虚拟展览系统设计现如今,文物保护与传承成为了全球各国共同面临的重要任务之一。

然而,由于众多文物的脆弱性和易受损性,使得其保护工作变得异常困难。

为了解决这一难题,近年来,基于3D重建技术的文物保护与虚拟展览系统设计逐渐成为了研究热点。

基于3D重建技术的文物保护与虚拟展览系统能够在保护珍贵文物的同时,实现对受伤或不对外展览的文物的虚拟展示,为公众提供了更直观、真实的文物体验。

其核心理念是通过3D扫描、重建和模拟技术,将文物的形状、纹理和结构以数字化的方式保存下来,并通过虚拟现实技术(VR)或增强现实技术(AR)将其展示给公众。

首先,基于3D重建技术的文物保护与虚拟展览系统设计需要进行文物的三维扫描与重建。

这一过程通常包括使用激光扫描仪或摄影测量仪等设备对文物进行扫描,获取文物表面的几何信息。

之后,通过计算机图形学和图像处理技术,对扫描到的数据进行处理,重建出文物的三维模型。

为了保证模型的准确性和真实性,需要借助于高精度的扫描设备和算法。

其次,3D重建技术还可以结合虚拟现实技术,为观众提供更加沉浸式的文物展览体验。

通过戴上VR设备,观众可以仿佛置身于实际的博物馆中,与文物近距离接触。

观众可以根据自己的喜好随意选择浏览的文物、观看其细节和背后的故事、进行互动操作等。

这种全新的展览方式不仅能够满足人们对文物的好奇心和求知欲,还能够避免文物在长期展览中受到的潜在风险。

此外,基于3D重建技术的虚拟展览系统设计还可以打破时间和空间的限制,为观众提供不同历史时期文物的比较和对比。

通过将同类型的文物从不同博物馆和收藏机构的馆藏进行数字化整合,并通过互联网进行共享,观众可以在不同地点同时进行多个文物的对比浏览。

这种多角度、全方位的展示方式有助于加深观众对文物背后历史和文化内涵的理解,促进了文物保护与传承的意识。

然而,基于3D重建技术的文物保护与虚拟展览系统设计也面临着一些挑战与限制。

首先,文物的三维扫描和重建过程需要消耗大量的时间和人力资源。

古建筑数字化测绘及三维展现技术实例

古建筑数字化测绘及三维展现技术实例

古建筑数字化测绘及三维展现技术实例随着我国古建筑文化的日益受到重视和保护,数字化测绘及三维展现技术在文化遗产保护领域中的应用也越来越广泛。

这些技术可以非常准确地记录古建筑的各种数据,包括地形、建筑结构、细节等等,还可以采用虚拟现实技术让人们更深入地了解古建筑的历史和文化价值。

1. 故宫博物院——数字化博物馆故宫博物院是中国历史上最重要的皇宫之一,同时也是中国最大的古建筑群之一。

为了更好地保护和传承故宫文化,故宫博物院通过数字化测绘和三维建模技术,建立了一个数字化博物馆。

这个数字化博物馆展示了故宫的历史、文化和艺术价值,并通过虚拟现实技术实现了观众的身临其境。

观众可以在数字化博物馆里感受到故宫灵动的美,领略中华文化的博大精深。

2. 莫高窟——数字化测绘保存文化遗产莫高窟是我国著名的古代艺术宝库,这里有丰富的壁画和佛像,是我国重要的文化遗产之一。

数字化测绘技术在莫高窟的文化遗产保护中扮演着重要的角色,它可以精确地记录壁画和佛像的细节和颜色,给后代留下更为真实完整的遗产资料。

同时,数字化测绘技术可以为实际的文物修复和保护提供准确数据,帮助保护人员更好地了解文物的构造和历史背景。

3. 大足石刻——数字化博物馆增强展示效果大足石刻是我国著名的石刻艺术遗产之一,它保存了中国古代艺术的精髓。

数字化博物馆为大足石刻的展示提供了极佳的平台,观众可以在虚拟现实中逐一欣赏大足石刻的精美绝伦,领略其丰富的文化内涵。

数字化博物馆还可以为观众提供互动式的体验,让人们更深入地了解大足石刻的历史和文化背景。

4. 颐和园——数字化测绘实现精细化管理颐和园是我国历史上著名的皇家园林之一,这里保存着极为珍贵的建筑和文化遗产。

数字化测绘技术在颐和园的管理方面扮演着重要的角色,它可以实时记录园内的建筑物、植被和道路等信息,并为园林保护和管理提供准确数据。

数字化测绘还可以为颐和园的修缮和改造提供精准的数据支持,让颐和园能够充分地保持其历史风貌和文化价值。

古文物三维建模设计及其数字化展示艺术研究

古文物三维建模设计及其数字化展示艺术研究

古文物三维建模设计及其数字化展示艺术研究1. 引言1.1 研究背景古文物作为中华文明的重要组成部分,承载着丰富的历史文化信息,是我们了解历史、传承文化的重要载体。

古文物的保护和传承面临着许多挑战,如自然环境、人为破坏等。

特别是在数字化时代,古文物的数字化展示成为一种重要的保护手段和传承方式。

数字化展示技术的发展为古文物的保护和传承带来了新的机遇。

通过三维建模技术,可以精确还原古文物的外观和细节,让观众可以在虚拟环境中近距离欣赏文物的美丽。

数字化展示还可以提供更丰富的展示方式,如多媒体展示、虚拟现实等,让观众更加直观地感受和理解古文物的历史价值。

研究古文物三维建模设计及其数字化展示艺术具有重要的现实意义和深远的历史意义。

通过深入研究这一领域,可以更好地推动古文物保护和传承工作,促进文化遗产的传承与创新,让古文物在数字化时代焕发出新的生命力。

1.2 研究目的本文旨在探讨古文物三维建模设计及其数字化展示艺术在文物保护与传承中的重要性和应用价值。

通过研究古文物三维建模技术的发展现状和数字化展示艺术的应用实践,分析数字化展示对文物研究的影响以及展示平台建设的必要性。

通过深入研究古文物三维建模设计技术和数字化展示艺术应用,探讨如何通过数字化展示实现古文物的传承和保护,为宝贵文化遗产的保存和传承提供新的思路和方法。

本文旨在探讨数字化展示对古文物传承的重要性,并展望未来研究方向,总结数字化展示对古文物保护与传承的重要意义,为相关学科领域的研究和实践提供借鉴与参考。

1.3 意义古文物是中华民族珍贵的文化遗产,承载着丰富的历史信息和文化内涵。

随着科技的发展,古文物的三维建模设计及数字化展示成为一种重要的展示方式。

这种技术不仅可以更好地保存和展示古文物,还能够使更多人通过虚拟展览实现文化传承与教育。

探讨古文物三维建模设计及数字化展示的艺术研究具有重要的意义。

古文物三维建模设计技术可以更好地保护和保存古文物。

传统的展览方式存在时间和空间的限制,而数字化展示可以将古文物完整地保存在虚拟空间中,避免了受到自然环境和人为破坏的风险,有效延长了古文物的寿命。

古文物三维建模设计及其数字化展示艺术研究

古文物三维建模设计及其数字化展示艺术研究

古文物三维建模设计及其数字化展示艺术研究古文物作为历史的见证者,承载着丰富的文化内涵和历史价值。

由于年代久远、保存环境等原因,古文物的完整性和稳定性逐渐下降,使得其展览和研究受到了一定的制约。

为了解决这一问题,古文物三维建模设计及其数字化展示艺术应运而生。

古文物三维建模设计是指利用计算机技术将古文物进行数字化重建的过程,通过对古文物的三维模型进行建立和优化,还原其原貌和细节,提供更真实、直观的展示方式。

古文物三维建模设计的关键在于准确捕捉古文物的形态和结构特征,通过数字化手段将其呈现在屏幕上,使观众可以在虚拟环境中近距离欣赏古文物的美丽和独特之处。

古文物的数字化展示艺术是通过利用计算机技术将古文物的模型进行渲染和动画制作,以增强观众的视觉体验和互动性。

数字化展示艺术可将古文物的颜色、质地、纹理等细节进行精致的呈现,使观众能够更好地了解古文物的特点。

数字化展示还可以将古文物与相关背景信息进行融合,通过音频、视频等多媒体手段,使观众在浏览古文物的了解其所处的历史背景和文化背景。

在古文物三维建模设计及其数字化展示艺术研究中,技术的创新和应用是关键。

传统的三维建模技术主要是通过人工测量和建模来还原古文物的原貌和细节,但这种方法耗时、费力,并且容易出现误差。

近年来,随着计算机视觉和机器学习等技术的发展,利用图像处理、点云扫描等方法来进行古文物的三维建模已经成为了主流。

随着计算机硬件和图形引擎的提升,数字化展示艺术也有了更加出色的呈现效果,实时渲染和交互性得到了很大的提高。

古文物三维建模设计及其数字化展示艺术的研究对于古文物的保护、研究和传播具有重要的意义。

通过数字化重建和展示,不仅可以减少对古文物本身的破坏和损失,还可以为文物保护和修复提供参考依据。

数字化展示还可以让观众更加便利地欣赏古文物,增加古文物的知名度和影响力。

对于那些由于保护条件限制或者地理条件限制无法亲身去参观古文物的观众来说,数字化展示艺术提供了一种便捷、高效的方式,使观众感受到了古文物的魅力和魂魄。

文物数字化与三维展示方案

文物数字化与三维展示方案

文物数字化与三维展示方案一、方案综述根据数据获取方式不同,文物项目可分为古建街区、洞窟佛像、器皿、遗址现场发掘等技术方案。

古建街区包含古街区内的建筑、牌坊、古道古街等相关,属于文物史迹,以各种类型建筑为主,一般占地区域较大,街道较窄,房屋间距小,与周边环境联系较为紧密。

图表1 昆明古街区洞窟佛像包括寺庙、石窟、石刻、大型佛像等,也属于文物史迹,一般体积较大,不能或者不宜整体移动,通常藏于山水之间,地理环境较为复杂,尤其石窟大多数都在山腹中,实地场景光照来源杂驳,对获取高精度佛像及壁画纹理信息影响很大。

图表 2 黄岩石窟器皿等高精细文物包括陶器、瓷器、石器、铜器、玉石、绘画等,属于馆藏文物和流散文物,特点是,体量小,种类多,尺寸、形状、釉色、雕花图案、历史划痕等信息十分重要,是判断文物的产生时期、珍贵程度、收藏价值、修复方式等方面的首要依据。

图表3 麦积山石窟壁画遗址发掘现场多数分布于各种地貌地形条件下,对挖掘土层深度、出土文物确切位置等发掘现场真实现状方面资料的获取,提出了更高的要求,以便对文物考古现场保护、文物信息的提取等提供参考依据。

图表4金沙遗址发掘现场二、数据获取设备2.1 三维数据采集根据文物项目的不同,在数据采集方面,需要使用不同类型的扫描仪进行数据采集,以满足项目的需求。

(1)地面固定式扫描仪扫描仪需要架设固定站进行扫描,根据厂家品牌型号的不同,扫描距离一般在几十米至一百米之间,在测量距离10米处,精度可以达到mm(毫米)级别。

仪器特点:扫描范围广,主动测量,不受光源因素影响,多用于古建街区、洞窟、遗址现场发掘等大场景类型的数据采集。

图表5 地面固定式激光扫描仪(2)高精度扫描仪该扫描仪采用不同的测距原理,将扫描精度提高至亚毫米级,甚至微米级别,数据采集精度非常高,多用于佛像、瓷器、陶器、石器、绘画等对精度要求比较高的文物。

图表6 高精度激光扫描仪2.2 纹理数据采集文物纹理信息在文物复原保护、展示等方面具有重要的作用,在复杂光场环境下采集完成完整、真实的纹理信息。

博物馆多媒体解决方案

博物馆多媒体解决方案

博物馆多媒体解决方案引言概述:随着科技的不断进步和人们对文化遗产的保护意识的增强,博物馆在展示和传播文化的过程中越来越多地采用多媒体解决方案。

这些解决方案能够为观众提供更加丰富、互动性强的展览体验,使得参观者更好地了解和欣赏文物。

本文将介绍博物馆多媒体解决方案的四个部分,包括展览设计、数字化展示、虚拟现实和互动体验。

一、展览设计1.1 空间布局:博物馆多媒体解决方案的第一步是进行空间布局设计。

通过合理的空间规划和展览布置,可以使观众在参观过程中更好地感受到文物的魅力。

例如,根据展品的特点和主题,可以采用分区展示的方式,将相关的文物放置在一起,方便观众进行比较和对比。

同时,还可以通过设置触摸屏幕、投影设备等多媒体展示装置,为观众提供更加直观和生动的展览体验。

1.2 照明设计:照明是展览设计中至关重要的一环。

通过合理的照明设计,可以突出展品的特点和细节,提升观众的观赏体验。

在博物馆多媒体解决方案中,照明设计要考虑到多媒体展示装置的亮度和色彩还原度,以确保观众能够清晰地看到展示内容,并且保持良好的视觉效果。

1.3 展示技术选择:在展览设计中,选择适合的展示技术也是至关重要的。

博物馆多媒体解决方案中常用的展示技术包括投影技术、LED显示屏、触摸屏幕等。

通过选择合适的展示技术,可以使观众更好地与展品互动,提升展览的吸引力和趣味性。

二、数字化展示2.1 数字化文物:数字化展示是博物馆多媒体解决方案的重要组成部分。

通过将文物进行数字化处理,可以使观众在不接触实物的情况下,仍然能够全面了解文物的特点和价值。

数字化展示可以包括高清影像、三维模型、虚拟实景等形式,使观众可以更加直观地感受到文物的魅力。

2.2 数据库管理:数字化展示还需要进行数据库管理,以便对文物进行分类、存储和检索。

通过建立完善的数据库系统,可以方便博物馆管理人员对文物进行管理和维护,并提供给观众更加便捷的文物查询和浏览功能。

2.3 多语言展示:数字化展示还可以提供多语言展示功能,使得观众可以以自己熟悉的语言了解文物的相关信息。

三维数字化技术在文物保护中应用与作用

三维数字化技术在文物保护中应用与作用

三维数字化技术在文物保护中应用与作用近年来,随着三维数字化技术的发展和普及,文物保护领域也开始广泛应用该技术。

三维数字化技术利用计算机、传感器等工具,将文物创造出来的三维信息数字化,建立出可视化的文物数字模型,从而对文物进行保护、研究和展示。

本文将从文物数字化的定义、文物三维数字化技术的特点及其应用、文物数字化与文物保护、三维数字化黑科技等方面进行阐述。

一、文物数字化的定义文物数字化是通过数字化技术的手段将文物从现实的形态中获取各种属性数据,进而建立一个能被计算机二次加工、分析和表达的三维模型,并为文物保存和利用提供一个可视化的途径。

文物数字化的方法可以分为两种:一种是通过摄影、扫描等方式将文物的表面进行数字化;另一种则是将文物进行扫描、拍照等操作,然后利用计算机软件构建文物的三维模型。

这两种方法最终都会得到一个被数字化的文物模型。

文物三维数字化技术是目前最先进的文物保护技术之一,其最大的特点有以下几个方面:(一)精度高:文物三维数字化技术采用非接触性的数字化方法,能够精确地获取文物表面的各种细节信息,其精度高、误差小。

(二)效率高、时间快:采用三维数字化技术数字化一个文物,不需要花费大量的人力和时间,高效完成文物数字化的工作。

(三)可视化和交互性好:三维数字化技术得到的文物数字模型,可以通过计算机软件进行加工分析,进行互动化处理,方便后续利用及交流。

(四)数据可重复使用:对文物进行数字化是对文物信息的数字化管理,数字化的数据可以根据需要进行修改、更新,保证文物的数据长期保留和存储。

(一)文物复原:将文物数字化后,可以通过计算机软件进行修复,以及加工制作等过程,将文物进行完美复原。

(二)文物保护:文物数字化技术可以通过建立文物数字模型,进行虚拟破坏模拟和分析,提前预判并保护文物的损害和破坏。

(三)博物馆展览:将文物数字模型通过计算机投影、VR动态演示等方式,展示文物历史沿革、文化的发展及文物的价值等。

三维数字化技术在文物保护中应用与作用

三维数字化技术在文物保护中应用与作用

三维数字化技术在文物保护中应用与作用随着科技的发展,三维数字化技术在文物保护中的应用已成为一种重要的保护手段。

三维数字化技术可以通过三维扫描仪、摄影设备等工具,将文物的形状、质地、颜色等属性数字化,最终生成具有三维空间信息的数字模型。

它在文物保护中的应用与作用如下:1. 捕捉文物的真实形态:三维数字化技术可以将文物的形状、细节等尽可能地还原出来,不受光线、角度等限制,准确地呈现文物的真实面貌。

这对于研究、保护和展示文物的形态特征具有重要意义。

2. 实现文物的远程保护与展示:通过三维数字化技术,可以将文物以数字模型的形式储存,实现远程保护与展示。

这样,大量的珍贵文物可以在不移动的情况下进行研究和展示,避免了对文物的二次伤害和贬值风险。

3. 捕捉文物的纹理和质感:三维数字化技术可以捕捉文物的纹理和质感信息,使观众能够更加直观地感受到文物的质感和纹理特征。

这对于研究和保护文物的颜色、材质、工艺等方面具有重要意义。

4. 实现文物的三维重建与修复:三维数字化技术可以将损坏的文物以三维数字模型的形式进行重建与修复。

通过对数字模型的修复和局部重建,可以恢复文物的完整性,减少对文物本体的进一步修复工作,提高修复效率和效果。

5. 为文物保护提供辅助决策依据:通过三维数字化技术,研究人员可以在电脑界面上进行虚拟实验和模拟操作,为文物保护提供决策依据。

通过模拟不同修复方案的效果、预测文物长期保护后的损害情况等,可以减少保护过程中的风险,提高保护效果。

三维数字化技术在文物保护中具有重要的应用与作用,可以实现文物的真实呈现、远程保护与展示、纹理质感捕捉、三维重建与修复以及为保护提供决策依据等功能。

这为文物保护工作提供了更加科学、高效和可靠的手段,推动了文物保护事业的发展。

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文物数字化与三维展示方案一、方案综述根据数据获取方式不同,文物项目可分为古建街区、洞窟佛像、器皿、遗址现场发掘等技术方案。

古建街区包含古街区内的建筑、牌坊、古道古街等相关,属于文物史迹,以各种类型建筑为主,一般占地区域较大,街道较窄,房屋间距小,与周边环境联系较为紧密。

图表1 昆明古街区洞窟佛像包括寺庙、石窟、石刻、大型佛像等,也属于文物史迹,一般体积较大,不能或者不宜整体移动,通常藏于山水之间,地理环境较为复杂,尤其石窟大多数都在山腹中,实地场景光照来源杂驳,对获取高精度佛像及壁画纹理信息影响很大。

图表 2 黄岩石窟器皿等高精细文物包括陶器、瓷器、石器、铜器、玉石、绘画等,属于馆藏文物和流散文物,特点是,体量小,种类多,尺寸、形状、釉色、雕花图案、历史划痕等信息十分重要,是判断文物的产生时期、珍贵程度、收藏价值、修复方式等方面的首要依据。

图表3 麦积山石窟壁画遗址发掘现场多数分布于各种地貌地形条件下,对挖掘土层深度、出土文物确切位置等发掘现场真实现状方面资料的获取,提出了更高的要求,以便对文物考古现场保护、文物信息的提取等提供参考依据。

图表4金沙遗址发掘现场二、数据获取设备2.1 三维数据采集根据文物项目的不同,在数据采集方面,需要使用不同类型的扫描仪进行数据采集,以满足项目的需求。

(1)地面固定式扫描仪扫描仪需要架设固定站进行扫描,根据厂家品牌型号的不同,扫描距离一般在几十米至一百米之间,在测量距离10米处,精度可以达到mm(毫米)级别。

仪器特点:扫描范围广,主动测量,不受光源因素影响,多用于古建街区、洞窟、遗址现场发掘等大场景类型的数据采集。

图表5 地面固定式激光扫描仪(2)高精度扫描仪该扫描仪采用不同的测距原理,将扫描精度提高至亚毫米级,甚至微米级别,数据采集精度非常高,多用于佛像、瓷器、陶器、石器、绘画等对精度要求比较高的文物。

图表6 高精度激光扫描仪2.2 纹理数据采集文物纹理信息在文物复原保护、展示等方面具有重要的作用,在复杂光场环境下采集完成完整、真实的纹理信息。

纹理数据采集的质量主要取决于两个方面:一是相机及镜头的分辨率;二是专业的灯光设备及布光方案。

采用专业相机及镜头组合,可以获取分辨率及色彩还原度更高的影像数据。

专业的灯光设备及布光方案,则可满足在洞窟、寺庙、遗址等场景光源杂驳、过暗、偏色问题严重的特殊环境下,模拟出稳定的太阳光照环境,有效解决采集光源不真实问题。

图表7 灯光设备三、方案分类3.1 古建街区古街区一般占地区域比较大,房屋密集高,胡同巷道比较多,而且宽度较窄,由于古街区在当地属于历史遗迹,来参观游玩的游客很多,街区内人员流动较为频繁,交通情况比较拥挤。

在开始扫描作业之前,需要对街区进行现场踏勘,了解街区内各方面的情况,例如说街区建筑分布情况、对街区作业有影响的天气情况等等。

根据对现场的踏勘和卫星影像图及规划图等资料分析,将使用地面固定式三维扫描仪进行数据采集,对街区屋顶或者其它超出扫描距离的地物,计划采集数据方式有两种方案,一是在街区周围高层建筑顶层进行设站扫描,二是采用升降台、脚手架等辅助升高机械器材进行设站扫描,或者根据实际现场情况,将两种方案结合使用。

3.1.1 数据采集标靶布设。

为了保证后期数据拼接的精度,标靶在布设位置要有方便识别、有利观测等多个方面的考虑。

图表8 布设标靶在扫描的过程中,根据扫描仪对回波数据的接收角度及点云间距,以及古街区街道的长宽等多方面的考虑因素,对街道两侧建筑进行扫描。

扫描完成以后,需要检查数据是否存在数据缺失及不合格的情况,并对以上情况进行数据补扫,最终完成整个街区的扫描数据。

图表9 街区扫描纹理拍摄。

对整个街区进行纹理影像拍摄,其中有一些要求需要注意,例如拍摄时一般需要进行试曝光,根据试拍结果调整相机参数,获取的照片应当明暗适中,不能有过亮或过暗的情况出现;拍摄时应避免阴雨天气、中午、傍晚、夜间等光线变化较大或过亮过暗的天气;根据纹理采集精度要求,以此计算拍摄距离、单张影像范围;拍摄时应当以获取目标整体影像作为参考,然后逐步获取细节影像,依据像片最外侧会有畸变及分辨率下降的情况,相邻相片重合率不应低于35%。

数据检查。

在数据采集工作的后期,需要对点云与纹理数据的有效性与完整性进行检查。

点云数据的检查,对整个街区数据检查是否存在数据缺失及不合格的情况,如有数据漏洞出现,可以立即进行数据补测。

纹理数据的检查,将获取全部影像数据,需对照片做检查,检查纹理影像是否覆盖完整,影像质量是否合格,对于漏拍建筑和影像质量不合格的建筑,需要补拍摄和重新拍摄。

图表10 建筑外部图表11 建筑内部图表12建筑侧剖面图表13结构空间浏览与测量图表14 建筑线画图图表15 建筑模型图表16 360度全景点云浏览3.2 洞窟佛像3.2.1 布光方案洞窟遗址等类型文物体积较大,不能或者不宜整体移动,通常位于山腹中,地理环境较为复杂,尤其是现场光照明暗不一致,甚至有些洞窟完全处在黑暗中,很多场景光源信息极难获取,极大的阻碍了真实纹理数据的获取。

对于这种情况,需要对现场环境架设灯光系统。

在对洞窟、彩色佛像等进行光场布设时,使用普通光源因热辐射等问题会对洞窟、佛像等纹理颜色造成损害,故需要布置冷光源以减少对文物的不良影响。

图表17 冷光源无影灯的使用,将洞窟佛像因视角、位置等问题产生的阴影尽量消除,能将色彩失真降到最低程度,并且无影灯还可以长时间的持续工作,而不散发出过量的热。

图表18无影灯测光表用来测量洞窟佛像现场光源的强度,确定拍摄纹理时相机所设置的曝光时间,同时也可以控制现场照明的亮度,确保光强符合一定的要求。

图表19测光表3.2.2 数据采集正式开始扫描工作之前,在窟内进行现场勘察时,认真分析洞窟地形、造像分布特点,根据复杂结构的情况,合理设置扫描站点,对主佛、菩萨等主体造像着重考虑,尽量的避免扫描盲区的出现,重点保证重要的扫描对象不会在盲区中出现。

最关键的是扫描测站的布置,测站的位置关系到数据的完整性、工作量大小及项目进度等重要的情况,其原则可以概括为:使用相对较少的站数扫描出最完整的数据。

另一项重要工作就是标靶的布置,公共点是完成各个扫描测站拼接的关键,标靶与场景特征点作为公共点都是可以完成拼接任务,其重要原则是任一标靶放置一定要至少保证相邻两站都能看到,如果相邻的多站之间都能看到,这样对整个场景的误差累计有很好的约束作用。

在布设标靶时,需要考虑到现场环境,一是保证标靶的有效性,二是不能对洞窟、佛像等相关文物进行间接破坏。

纹理拍摄是在依据灯光系统进行的,通过各种灯光设备,在光源强度、拍摄角度等多方面都适合的情况下,对各尊佛像、菩萨等主体造像进行多角度的纹理采集,确保数据采集的完整性。

图表20现场灯光图表21灯光系统下拍摄的纹理照片当天的扫描工作结束,要对点云数据进行拼接操作,检查数据的有效性、完整性,对所记录的扫描测站信息进行整理保存;对纹理拍摄信息,进行整理、检查等工作。

3.2.3 成果介绍图表22 北石窟165窟顶部剖面图图表23 大型彩色佛像图表24 北石窟165窟图表25黄岩石窟视频及虚拟展示3.3 器皿等高精细文物器皿等高精细文物特点是种类多,体量小,它们的尺寸、形状、雕花图案等细节信息十分重要,是判断文物的产生时期、珍贵程度、收藏价值、修复方式等方面的首要依据。

图表26小型彩色佛像3.3.1 高反光高精度扫描很多器皿类文物并非由单一的材料制成,金属制品往往都是合金的,成分不纯的金属制品为数众多。

而这些金属器皿具有强烈的高光和反光,在使用普通扫描仪进行数据采集时,由于其反光特点,很多激光数据接收不到,容易产生数据漏洞。

使用高精度彩色扫描仪,可以在短时间内能完成器皿类文物的精密测量并输出高精度、高分辨纹理信息的三维数据,通过不同的测量原理,和一些人为辅助手段,在高反光的情况下,采集到高精度的点云数据与纹理数据,从而解决这些问题。

图表27 雕像扫描3.3.2 器皿类纹理拍摄灯光的运用。

对器皿类文物拍摄,使用的照明灯具是电子闪光灯,电子闪光灯是冷光源,一般不会对文物产生损害。

主要辅助器材的使用。

三脚架在专业拍摄中必不可少,有利于构图和调焦,避免因手持拍摄而引起的抖动,可以确保纹理的清晰度;测光表负责调解光源强度等。

不同质地器物的拍摄。

例如青铜器、陶器、瓷器、玉器等,文物的质地不同、形状不同,拍摄时使用的器材不同,拍摄方法也各不相同,运用的光线也不一样。

拍摄角度。

文物的拍摄一般是在画面居中的位置,要注意透视问题,保证每张纹理主要拍摄目标不变形。

图表28 昆山陶瓷3.3.3 成果介绍图表29 麦积山高精度模型图表30关公铜像局部3.4 遗址现场发掘遗址发掘现场多数分布于各种地貌地形条件下,环境复杂,当前气候变化加剧,地震洪涝等灾害频繁发生,考古工作的紧迫性日益加剧,对挖掘土层深度、出土文物确切位置等发掘现场真实现状方面资料的获取,提出了更高的要求,以便对文物考古现场保护、文物信息的提取等提供参考依据。

图表31 遗址发掘现场根据现场技术方案,可以实现快速拼接、实时数据浏览等,及时将现场发掘信息快速传输至信息中心,进行信息记录和分析。

图表32 多层数据快速拼接比较四、应用领域4.1 文物电子档案通过对文物的数字化工作,可获得真实的三维点云数据和影像数据,依据点云处理技术、三维建模技术等制作出高精度三维模型。

文物的三维点云、高精度模型可以表现出真实三维尺寸,是文物保护分析和修复的第一步,三维扫描数据的获得,积累了文物最原始的精确尺寸数据,利用扫描点云数据及高精度三维模型精确测量文物任意位置的长度、面积等,并且可以全方位地了解文物形貌特征。

这不仅是传统的、单一的照相及绘图技术无法实现的,而且对于原物不会造成二次破坏,同时,对于文物病害的展示,也是最直观的方式。

建立文物电子档案以后,工作人员可以不进现场实地,不用靠近文物,不接触实体文物,可以准确掌握文物现状,详细了解文物的病害情况,并开展文物保护分析、研究工作和制定保护方案等。

图表33麦积山西大佛照片与高精度模型4.2 古建街区测量、修缮与保护对采集完成的数据进行处理,依据项目标准,可制作出点云分类、分层、数据分块等成果,通过这些成果,可以浏览建筑内部和外部结构,测量檐高、层高等数据,辅助古建街区的修缮与保护,为它们提供了精确的数据参考。

图表34依据测量数据设计建筑图则4.3 洞窟佛像器皿等现状图文物现状图一般包括文物的平面图、剖面图、立面图等,这些图纸可以表示现存文物遗迹内部的结构或构造形式和分层情况,能够说明文物的重要尺寸信息,了解文物遗迹的重要组成部分,是文物考古的成果之一。

三维数字化制图比传统手工方式在工作效率、数据精确度等方面有着很大的提高。

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