浅谈三维数字化技术下的文物保护

我要发布     发布日期:2021-12-27 11:43:27  来源:文物鉴定与鉴赏  作者:谷立鹏
核心提示:文物三维数字化技术可以和传统文物保护技术相结合完成文物修复、保护和研究工作。文物三维数字化技术包括三维激光扫描技术、近景摄影测量技术、3D打印技术及数字模拟修复技术等,这些技术的应用对于加强文物保护、研究及利用,充分发挥文物的价值具有重要意义。

  我国历史文化源远流长,拥有丰富的历史文化遗产,在自然因素和人为因素的双重作用下,文物信息面临逐渐消亡的危机,而文物蕴含着巨大的社会、文化和科学价值,故文物保护成为文物管理研究单位的首要任务。在文物保护工作中遇到很多使用传统手段无法解决的难题,为解决这些难题文物三维数字化技术应运而生,成为文物保护的有力手段。


  文物三维数字化技术可以和传统文物保护技术相结合完成文物修复、保护和研究工作。文物三维数字化技术包括三维激光扫描技术、近景摄影测量技术、3D打印技术及数字模拟修复技术等,这些技术的应用对于加强文物保护、研究及利用,充分发挥文物的价值具有重要意义。


  三维数字化技术下的文物保护


  1.文物保护的重要性


  我国拥有丰富的文物资源,随着时间的推移,在自然因素和人为因素的双重作用下,文物势必会出现一定程度的损坏,这些损坏往往是不可逆的,文物信息一旦丢失将永远无法恢复,其中所蕴含的社会、文化和科学价值将不复存在,后人也将无法使用这些具有重要意义的文物信息,所以加强文物保护是文物工作者的首要任务,实现文物信息的永续利用意义重大。


  2.文物三维数字化技术


  三维激光扫描技术


  三维激光扫描技术又称高清晰测量(HighDefinitionSurvey-ing,HDS),它是利用激光测距的原理,通过记录被测物体表面大量密集点的三维坐标信息和反射率信息,将各种大实体或实景的三维数据完整地采集到电脑中,进而快速复建出被测目标的三维模型及点、线、面、体等各种图鉴数据。扫描过程中对物体全方位连续扫描,就能得到被测物体密集的三维散点数据,即为点云数据。


云冈石窟第9、10窟点云数据


  得到点云数据后经过计算机建模得到被扫描物体的三维模型,进而可以对模型进行操作得到被扫描物体的几何信息。依据承载平台的不同可划分为:机载型激光扫描系统、地面型激光扫描系统、手持型激光扫描系统。


  近景摄影测量技术


  近景摄影测量是借助于人眼的双眼视差,通过拍摄不同位置的物体照片,利用后方交会—前方交会法求区内外方位元素,并解析计算出像点在实际位置的地面坐标,进而解析出被测物体的三维模型。


  3D打印技术


  3D打印技术包括FDM熔融层积成型技术和SLA立体平版打印技术,在文物复制中主要应用的是SLA立体平版打印技术。在文物复制过程中,首先是使用三维数字化技术对文物进行三维数字扫描,使用工业级的SLA高精度3D打印机将文物的三维信息输出以达到文物复制的目的。


  3D打印机可以精确到0.001微米,从而能够精确复制出与文物一模一样的复制品,将文物的几何信息表现出来。


3D打印模型组装


3D打印云冈石窟第3窟


  3.文物三维数字化技术在文物保护中优势


  文物三维数字化技术之所以在文物保护领域广泛使用,与其技术优势有很大关系,总结起来有以下优势。


  精度高


  使用三维激光扫描技术获得的点云数据的单点精度能够达到毫米级,有的甚至可以达到亚毫米级。


  非接触


  无论是近景摄影测量技术还是三维激光扫描技术,均不与被测物体接触,这样就可以最大程度减少对文物的破坏,保证被测文物的安全。


  自动化程度高


  三维激光扫描技术可以连续对设定区域内的物体进行扫描,期间不需要人为干预。近景摄影测量技术通过采集到的数据可以通过计算机程序自动生成文物模型。


  对环境要求低


  三维数字化技术抗干扰能力强,可以在更加恶劣环境下进行相关工作。


  工作效率高


  三维数字化技术与传统手工测绘技术相比测绘效率可以提高5倍以上。


  采集范围广


  三维数字化技术扫描范围广,最大扫描范围可达5000米以上。


  当前信息技术已经渗透到社会的各行各业中,三维数字化技术在文物保护工作中的应用是顺应时代发展需要的。文物是人类历史文明的遗产,随着时间的推移,文物不可避免会受到一定程度的损坏,文物三维信息数字化技术有效地解决了文物信息的湮灭问题,成为文物保护的有力手段,在一定程度上保证了文物信息的完整和永续利用。


 

本文标题: 浅谈三维数字化技术下的文物保护

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