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      三維掃描技術(shù)在文物保護中的應(yīng)用

      2020-11-16 06:06:34韓佳榮
      科學(xué)與財富 2020年26期
      關(guān)鍵詞:實際應(yīng)用文物保護

      韓佳榮

      摘要:隨著三維掃描技術(shù)上的持續(xù)發(fā)展,三維掃描技術(shù)上的實際應(yīng)用范圍和攜帶方便逐步進一步提高。在文物保護專業(yè)領(lǐng)域,三維掃描儀科學(xué)技術(shù)也具有關(guān)鍵的實際應(yīng)用。正文正式介紹了三維掃描儀技術(shù)上的基本原理及其在文物保護專業(yè)領(lǐng)域中的實際應(yīng)用。由于珍貴文物的主體多元化和掃描技術(shù)上的限制,在使用三維掃描系統(tǒng)時有可能出現(xiàn)偏差問題,需要對相等的珍貴文物進行模擬- 數(shù)字轉(zhuǎn)換器處理,同樣還應(yīng)選擇可適用的掃描固定設(shè)備。

      關(guān)鍵詞:三維掃描技術(shù);文物保護;實際應(yīng)用

      1.??? 前言

      立體三維激光掃描是工業(yè)設(shè)計和制造業(yè)專業(yè)領(lǐng)域中的一項先進科學(xué)技術(shù)。隨著光學(xué)系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)和信息處理系統(tǒng)的輔助技術(shù)的蓬勃發(fā)展,立體三維激光掃描在準(zhǔn)確率,平均速度和數(shù)據(jù)采集方面取得了上漲。隨著現(xiàn)代歷史博物館的持續(xù)發(fā)展,數(shù)字信號數(shù)學(xué)建??茖W(xué)技術(shù)已被實際應(yīng)用到珍貴文物的虛擬環(huán)境展示中,作為歷史博物館數(shù)字化的不可或缺組成部分,人們對珍貴文物的數(shù)字技術(shù)進行了調(diào)查研究,妥善保護和修復(fù)。立體三維激光掃描科學(xué)技術(shù)在文物保護和修復(fù)中的實際應(yīng)用對臨摹,展示具有普遍而重要的參考意義。

      2.??? 立體三維掃描技術(shù)的一些分類和選擇

      隨著科學(xué)技術(shù)持續(xù)不斷上漲,信息處理系統(tǒng)的也在開拓創(chuàng)新,與此同時,立體三維信息采集科學(xué)技術(shù)也應(yīng)運而生。目前,按照被掃描物體的分類法,立體三維掃描科學(xué)技術(shù)可以分成接觸掃描技術(shù)和非接觸掃描技術(shù)。根據(jù)掃描期間媒介的各不相同,三維掃描儀科學(xué)技術(shù)可以分為激光掃描科學(xué)技術(shù)和非激光掃描科學(xué)技術(shù)。三維掃描技術(shù)可以分為lnspeck彩色三維掃描技術(shù)和普通的掃描技術(shù)。從其稱號說明了,接觸式立體三維掃描技術(shù)需要接觸要掃描的物理對象,而非接觸式立體三維掃描技術(shù)則不需要。為了進一步有效保護珍貴文物,在掃描過程當(dāng)中切勿身體接觸文物。因此,主要的使用非接觸式掃描技術(shù),并且采用三維掃描儀工程技術(shù)。另外,在掃描珍貴文物時,不僅需要進一步掌握珍貴文物的立體三維信息處理,而且還需要了解珍貴文物外部的材質(zhì)和質(zhì)地的整體統(tǒng)計數(shù)據(jù)。因此,在文物保護中,lnspeck彩色三維掃描科學(xué)技術(shù)主要用于減輕工作負載,進一步提高工作效率。

      3.??? 立體三維技術(shù)的一些特點和原理

      三維掃描科學(xué)技術(shù)主要建立于主動光學(xué)系統(tǒng)基本原理,結(jié)合莫爾條紋法等科學(xué)技術(shù)。在使用三維掃描科學(xué)技術(shù)掃描珍貴文物時,珍貴文物的表面需要能夠散射掃描系統(tǒng)發(fā)出的光,以便獲得精確的掃描最終結(jié)果。從理論上講,最理想的反射面是對珍貴文物的保護,盡管珍貴文物的表面所用材料很難達到理想的反射特殊效果,但是,我們還是能看到珍貴文物表面上投射出的黑白質(zhì)地。這樣,三維掃描系統(tǒng)可以精確度地測量珍貴文物。在掃描珍貴文物時,三維掃描技術(shù)通常的將黑白光柵投射在珍貴文物的表面上。傳感器掃描控制系統(tǒng)可以獲得特殊珍貴文物的空間信息和點紋理信息處理,即三維統(tǒng)計數(shù)據(jù)的顏色信息處理。激光主要用于獲取被掃描物理對象的模型,并且可以一次獲得一條激光線或激光點的立體三維信息。目前,更先進的立體三維掃描科學(xué)技術(shù)已經(jīng)突破了這一瓶頸。一些新的立體三維掃描技術(shù)可以充分利用自然光獲得要掃描的數(shù)據(jù)對象的模型科學(xué)數(shù)據(jù),并且可以一次掃描獲得珍貴文物表面上點的空間信息,從而進一步大大提高有效地利用了掃描時間并以確保了掃描的準(zhǔn)確度和其真實性。

      4.??? 立體三維技術(shù)掃描的一些步驟

      4.1? 相關(guān)的掃描

      采用三維掃描關(guān)鍵技術(shù)掃描珍貴文物時,可以先建立一個掃描系統(tǒng)。一般而言,由于珍貴文物模型對所用材質(zhì)的要求較高,對真實性要求較高,掃描系統(tǒng)提供的光源往往不能使用。目前,為了有效的保證紋理科學(xué)數(shù)據(jù)的真實性,一些高度發(fā)達的掃描系統(tǒng)會采用自然光進行系統(tǒng)掃描,可以更真實地有效地重演模型外部的質(zhì)地科學(xué)數(shù)據(jù)。

      4.2? 相關(guān)模型的一些修正

      在真實掃描期間過程當(dāng)中,需要將兩個鄰近的掃描模型進行堆疊,以獲得盡可能的拼接特殊效果。掃描后,軟件需要進行預(yù)處理,刪除非目標(biāo)物理對象原始數(shù)據(jù),然后進一步完成模型拼接、所用材料生成等整個步驟。掃描后,你可以得到每個外部的模型。通常的,組裝好這些模型后,可以將它們放進模型中,在頂峰標(biāo)記三對或更多參考點,然后對模型進行調(diào)節(jié)和縫合,然后使用軟件進行校正。

      5.??? 三維掃描技術(shù)在文物保護中的應(yīng)用

      當(dāng)前,三維激光掃描技術(shù)在文物保護當(dāng)中的應(yīng)用是非常廣泛的,其信息資料的實現(xiàn)和傳統(tǒng)方法相比較更加迅速以及準(zhǔn)確。這種三維掃描技術(shù)在使用的過程中對于三維立體數(shù)據(jù)方法是比較依賴的。與人工常規(guī)技術(shù)相比較,使用流程比較接近,但是又存在其自身的特點。通常情況下,文物保護以及加工的工作包含:布局掃描點、現(xiàn)場勘測,設(shè)計勘測平臺,提交數(shù)據(jù),記錄與掃描信息,信息處理,點云處理,二次掃描以及鑲嵌成像等。在文物保護現(xiàn)場,對客觀存在的具體地理結(jié)構(gòu)特征,文物的實際情況以及地貌等實施科學(xué)化的分析以及研究,并完成三維激光掃描儀位置的具體安排,在掃描的過程中,一定要防止留下死角。

      除此之外,在文物現(xiàn)場實施三維掃描處理時,需要選擇多個角度實施三維掃描處理。比如,如果使用三維激光對于古代建筑文物進行掃描,那么可以利用低分辨率的方法來完成地面結(jié)構(gòu)的掃描。但是,對于形狀比較復(fù)雜以及尺寸不大的文物,需要利用點云技術(shù)實施處理。如果在文物保護場所利用一定的三維掃描技術(shù),在拍攝照片的過程中一定要使用外部攝像頭設(shè)備進行拍攝,那么一定要對這一點進行考慮。拍攝的過程中需要在光線比較明亮的環(huán)境當(dāng)中進行拍攝,要防止昏暗的光線或者突然下雷雨等天氣,這樣對于掃描圖像的拍攝效果以及文物保護的質(zhì)量來講是非常嚴(yán)重的。攝像的過程中一定要在自動曝光的前提之下實施,并且取景一定要在補償正值,曝光以及負值等三角度的基礎(chǔ)上實施。比如,在兵馬俑文物保護的過程當(dāng)中,利用Inspeck激光掃描技術(shù)來完成兵馬俑頭部的掃描。特定的掃描過程主要利用彩色掃描工具來完成成像的具體效果。由于彩色掃描設(shè)備本身存在發(fā)黃的光源,并且對于兵馬俑的具體效果要求比較高,因此在掃描的過程中預(yù)先創(chuàng)新系統(tǒng)的具體設(shè)計是非常必要的,并且要自帶光照實施先處理,不能直接的進行使用。對頭部圖像的具體三維數(shù)據(jù)要求進行考慮之后,使用Inspeck掃描只可以獲得圖像的側(cè)面部分,因此需要重復(fù)多次的掃描,即包含:上下頭部的掃描以及側(cè)面的掃描(8次)等。除此之外,在對于相鄰的零件進行掃描時,一定要利用重疊化的數(shù)據(jù),以使得簡化之后的圖像在拼接的過程當(dāng)中實施一定的技術(shù)處理。三維掃描過程結(jié)束之后,利用Faps系統(tǒng)完成建模的初步處理,并刪除與兵馬俑以及頭部掃描無關(guān)的具體數(shù)據(jù),然后把三維建模圖像和Em系統(tǒng)相互連接,這樣對于后續(xù)圖像的拼接以及生成處理來講是非常有利的,進而可以對此文物進行更好的保護。

      6.??? 結(jié)束語

      中國人口眾多,中華文化源遠流長。許多珍貴文物保存了幾千年。珍貴文物是不可再生資源。開挖后怎么穩(wěn)妥存放也是一個根本原因。如今,鑒于三維掃描技術(shù)上的不斷改進,它已經(jīng)被實際應(yīng)用到各種it行業(yè)中,當(dāng)然在其他的領(lǐng)域也得到了各種各樣的實際應(yīng)用,進一步提高了掃描平均速度、掃描準(zhǔn)確率和固定設(shè)備的攜帶方便。三維掃描工程技術(shù)在文物保護中得到了各種各樣的實際應(yīng)用。正文探討了三維掃描技術(shù)在文物保護中的實際應(yīng)用及相關(guān)聯(lián)的工作思路。

      參考文獻:

      [1]?? 張怡晗,蘇一飛,胡曉宇.淺析三維掃描技術(shù)在博物館中的應(yīng)用[J].新絲路:中旬,2020,000(002):P.1-2.

      [2]?? 蔣晨驍.新時代信息化技術(shù)在文物保護中的應(yīng)用探討[J].神州(上旬刊),2020,000(006):256-257.

      [3]?? 馬琛.試談新時期石質(zhì)文物保護的新方式——以孔廟和國子監(jiān)博物館石刻文物三維數(shù)字化掃描為例[J].文物鑒定與鑒賞,2020,000(001):58-61.

      [4]任鏷,周明全,孫愛軍,等.三維掃描技術(shù)在古建油飾地仗修繕中的應(yīng)用[J].北京印刷學(xué)院學(xué)報,2020,028(004):128-134.

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