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记录在文明消失前——三维扫描助力文物数字化
2022-03-23 19:39:56行业资讯
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简介记录在文明消失前——三维扫描助力文物数字化
当我们游览于各个历史遗迹时，我们可能并没有意识到，那些奇迹般的石窟塔寺、碑林石像，正在无可逆地风化消失;当我们惊叹
记录在文明消失前——三维扫描助力文物数字化
当我们游览于各个历史遗迹时，我们可能并没有意识到，那些奇迹般的石窟塔寺、碑林石像，正在无可逆地风化消失;当我们惊叹于博物馆里各类文物的瑰丽时，更难意识到，玻璃罩里的珍宝正在随着时间的流逝悄无声息地老化。而这就是事实——随着时间的流逝，文物本体正在也将继续无可避免地老化。过去，文物数字化在文物考古曾被认为是一种增光添彩的技术手段，而现在，已经成为考古和文物保护的基础工作中必不可少的环节，是信息留取的重要手段。文物数字化技术手段可以将文物的形象准确记录，以信息的形式永久传承文物中蕴的历史、文化及科技价值。
浙江大学文化遗产研究院，其数字化团队长期致力于科研与考古实践相结合，始终以技术发展的水平力求文物数字化的结果原真性与科学性，并在高保真文物数字化存档方面取得了突出的成绩。目前该团队分别使用FARO ScanArm 扫描臂和FARO Focus 大空间激光扫描仪来满足不同的项目扫描需求。
为了解决这个难题，项目团队当时就租赁了一台FARO ScanArm 扫描臂进行尝试，整体效果令他们非常满意。FARO ScanArm 扫描臂采用蓝光扫描技术，每行扫描可以达到2000 个实际点，扫描精度非常高，并且可以无缝地扫描不同材料的表面。在实际操作中，工作人员可以一边扫描一边查看扫描效果，实时知道扫描有没有遗漏，一块碑刻基本只需要正面反面做两组扫描就可以完成数字化记录。
之后，浙大文化遗产研究院数字化团队正式引入了FARO ScanArm 扫描臂，并在山东青州博物馆的佛教石造像及其他很多博物馆的馆藏文物数字化项目中多次使用。
除了 FARO 的 ScanArm 扫描臂，浙大文化遗产研究院数字化团队还于2015 年引入了FARO Focus 大空间激光扫描仪，用于大型场景的三维扫描。东千佛洞位于甘肃省瓜州县，是敦煌石窟群之一。在这个项目中，浙大文化遗产研究院数字化团队的任务主要有两大块，一是对石窟所在区域的山河地貌作测绘记录，二是壁画的图像采集。
在地貌的采集上，该团队采取了无人机航拍与FARO 大空间激光扫描仪扫描相结合的方法，并通过整合三维激光扫描数据、航拍图像以及基于图像做三维重建，最终生成了地面的彩色三维模型，图里的每一个点都有其准确的高程信息和地面GPS 坐标信息。
在壁画的高保真数字化工作上，该团队采取基于照片的三维建模和FARO 大空间激光扫描仪相结合的技术。浙大在壁画的数字化方面有着近二十年经验积累，并研发了一套基于照片的三维建模的完整技术。但多年的经验让他们认识到，石窟壁画的墙面本身有一定弧度，或者浮雕甚至裂缝，必须把它作为一个三维对象来对待，因此他们希望在基于照片的三维建模和基于激光扫描的三维建模之间做一个结合。
在采用 FARO 大空间激光扫描仪之前，他们用全站仪采集洞窟的尺寸信息，再通过几千张照片解算出一个比较准确的模型。这种方法的不足之处在于，利用全站仪，测定几十个点就可以很好地构造出石窟形状，而照片解算的点则高达几千万、上亿，这些点无法靠全站仪的测定点来做修正，文物数字化的原真性要求促使他们寻找好的解决方案。FARO 的大空间激光扫描仪具有市场领先的大型场景扫描能力，能够以每秒976000 个点的速度快速将周围环境数字化，在扫描石窟洞时，可以准确地表现出壁面的曲度信息，同时点云数据还保留了测点的灰度值，对于后期数据校验是一个很好的支持。在东千佛洞的壁画数字化项目中，该团队首先用FARO 大空间激光扫描仪获得的数据构建出洞窟的准确的三维模型，利用其自主研发的软件，照片可以自动映射到三维模型上，从而获得整个壁画的彩色高清数字化文档，在这个项目中，壁画的彩色数字化画面精度高于300dpi。
当我们游览于各个历史遗迹时，我们可能并没有意识到，那些奇迹般的石窟塔寺、碑林石像，正在无可逆地风化消失;当我们惊叹于博物馆里各类文物的瑰丽时，更难意识到，玻璃罩里的珍宝正在随着时间的流逝悄无声息地老化。而这就是事实——随着时间的流逝，文物本体正在也将继续无可避免地老化。过去，文物数字化在文物考古曾被认为是一种增光添彩的技术手段，而现在，已经成为考古和文物保护的基础工作中必不可少的环节，是信息留取的重要手段。文物数字化技术手段可以将文物的形象准确记录，以信息的形式永久传承文物中蕴的历史、文化及科技价值。
浙江大学文化遗产研究院，其数字化团队长期致力于科研与考古实践相结合，始终以技术发展的水平力求文物数字化的结果原真性与科学性，并在高保真文物数字化存档方面取得了突出的成绩。目前该团队分别使用FARO ScanArm 扫描臂和FARO Focus 大空间激光扫描仪来满足不同的项目扫描需求。
为了解决这个难题，项目团队当时就租赁了一台FARO ScanArm 扫描臂进行尝试，整体效果令他们非常满意。FARO ScanArm 扫描臂采用蓝光扫描技术，每行扫描可以达到2000 个实际点，扫描精度非常高，并且可以无缝地扫描不同材料的表面。在实际操作中，工作人员可以一边扫描一边查看扫描效果，实时知道扫描有没有遗漏，一块碑刻基本只需要正面反面做两组扫描就可以完成数字化记录。
之后，浙大文化遗产研究院数字化团队正式引入了FARO ScanArm 扫描臂，并在山东青州博物馆的佛教石造像及其他很多博物馆的馆藏文物数字化项目中多次使用。
除了 FARO 的 ScanArm 扫描臂，浙大文化遗产研究院数字化团队还于2015 年引入了FARO Focus 大空间激光扫描仪，用于大型场景的三维扫描。东千佛洞位于甘肃省瓜州县，是敦煌石窟群之一。在这个项目中，浙大文化遗产研究院数字化团队的任务主要有两大块，一是对石窟所在区域的山河地貌作测绘记录，二是壁画的图像采集。
在地貌的采集上，该团队采取了无人机航拍与FARO 大空间激光扫描仪扫描相结合的方法，并通过整合三维激光扫描数据、航拍图像以及基于图像做三维重建，最终生成了地面的彩色三维模型，图里的每一个点都有其准确的高程信息和地面GPS 坐标信息。
在壁画的高保真数字化工作上，该团队采取基于照片的三维建模和FARO 大空间激光扫描仪相结合的技术。浙大在壁画的数字化方面有着近二十年经验积累，并研发了一套基于照片的三维建模的完整技术。但多年的经验让他们认识到，石窟壁画的墙面本身有一定弧度，或者浮雕甚至裂缝，必须把它作为一个三维对象来对待，因此他们希望在基于照片的三维建模和基于激光扫描的三维建模之间做一个结合。
在采用 FARO 大空间激光扫描仪之前，他们用全站仪采集洞窟的尺寸信息，再通过几千张照片解算出一个比较准确的模型。这种方法的不足之处在于，利用全站仪，测定几十个点就可以很好地构造出石窟形状，而照片解算的点则高达几千万、上亿，这些点无法靠全站仪的测定点来做修正，文物数字化的原真性要求促使他们寻找好的解决方案。FARO 的大空间激光扫描仪具有市场领先的大型场景扫描能力，能够以每秒976000 个点的速度快速将周围环境数字化，在扫描石窟洞时，可以准确地表现出壁面的曲度信息，同时点云数据还保留了测点的灰度值，对于后期数据校验是一个很好的支持。在东千佛洞的壁画数字化项目中，该团队首先用FARO 大空间激光扫描仪获得的数据构建出洞窟的准确的三维模型，利用其自主研发的软件，照片可以自动映射到三维模型上，从而获得整个壁画的彩色高清数字化文档，在这个项目中，壁画的彩色数字化画面精度高于300dpi。
Tags： 三维扫描
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