博物馆馆藏文物三维数字化

人类的活动创造了历史，也不断把曾经留下的痕迹抹去毁灭。数字化技术成了与后者相对抗的关键工具，阻止文化遗产遗址“从人类记忆中被彻底删除”。随着3D计算机图形、高分辨率渲染和3D打印技术的出现，对过去的重建，越来越多地以数字化的形式进行。这创造了一种新型的遗产——数字化遗产。数字化技术的另一个优势，是弥补文物和遗迹在文化传播上的限制。数字化技术正在改变博物馆的生存和研究模式，不权要求员工有数字化理念，布展也不只有玻璃柜。连研究者对展品的管理和研究方法也在改变。新的数字化时代正要挨个闯进博物馆的大门。

博物馆馆藏文物一直备受关注，它具有重要的研究价值和观赏价值，是一个国家科学和文化的历史沉淀，也是一个国家精神价值的直接体现，这充分要求我们提高对馆藏文物的管理与保护工作的重视。由于博物馆馆藏文物具有珍贵、精致的特点，在馆藏文物三维数字化保护过程中，对馆藏文物的纹理信息采集记录、数据分析应用尤为重要。在精细、繁多的数据面前，传统的数据记载方式在效率和精度上都很难满足馆藏文物对数据的需求。与传统的测量技术相比，三维数字化技术更加快速、有效，自动获取得到的数据误差值更低，且非接触式的数据获取方式有效减少了人为因素对馆藏文物的损坏。

馆藏文物数字化属于可移动文物数字化，主要是微型场景，达到厘米级甚至毫米级精度。我公司采用三维扫描及多视角摄影测量等先进的三维数字化采集方式，对不同类型的文物进行扫描，精准的还原其基础纹理结构，采用相机捕捉其纹理色彩，与扫描数据进行配准，制作1：1真彩模型，加上我公司自主开发的三维文物展示与管理平台既可以实现馆藏文物（图片、CAD图纸、三维点云数据、BIM三维模型、三维实景模型等）的存档、浏览、交互，又可以向公众展示文物蕴藏的历史知识，丰富馆藏文物的保护及利用。

通过高精度手持型三维扫描技术获得古迹文物的三维数据，配合在线展示的平台或虚拟现实技术，就能建造一个在线的博物馆，让人们足不出户便可游览到各种文物古迹。

       将三维数字化技术应用在文物保护工作中，能够作为真实文物的副本保存，为文物保护研究建立完整、准确的数字档案。通过数字记录的方法为文物保护提供了检测和修复依据，并在已知数据的基础上重建已经不存在的或者被毁坏的历史遗迹，对流落到国外的文物进行数字复原，数据回归祖国。此外，随着互联网技术的发展，“互联网+”与三维数据的应用，为文物的信息储存和展示形式提供了新方式。充分利用人工智能、VR技术等，以数据推动文物的数字化保护、多样化展示及博物馆业务管理的转型和升级。

博物馆馆藏文物三维数字化处理流程

一、博物馆馆藏文物三维数字化采集

  三维数字化采集可以对不同种类的文物进行分类的数据采集，高精度的还原文物的纹理信息。

华创同行科技可以为客户提供：三维激光扫描仪（地面型三维激光扫描仪、手机高精度三维激光扫描仪）、文物高清晰纹理拍摄，720度全景采集及开发、多视角近景摄影摄影测量技术等采集文物二维影像，通过系列软件处理后可实现文物的1:1真彩模型建立。

二、博物馆馆藏文物三维数据处理

    由于三维扫描技术具有自动获取数据的特点，因此在采集时会同步采集到目标物体周边的数据。馆藏文物三维数据处理是指将多余的、杂乱的数据进行去除、降噪等操作。经过专业的数据处理后，可得到一个完整、清晰的三维点云数据。基于这些点云数据，可得到文物的三维模型数据。

   多视角近景摄影测量技术是以数字相机作为影像获取工具，通过从多角度围绕被拍摄物体拍摄多幅数字影像，获取文物的二维照片，然后使用三维重建软件根据数字摄影测量原理，对获取的全部数字影像进行相互匹配，生成被拍摄物体的表面三维点云，加载影像信息后得到真实的三维模型，实现被拍摄物体三维模型重建的技术。通过多视角近景摄影测量技术可以生成得到文物的三维实景模型、文物各视角的正射影像图等。文章来源于华创同行 https://tonsing.cn

三、博物馆馆藏文物三维数据输出及应用

  根据客户所需数据格式，进行三维数据的导出，这些三维数据可用于三维扫描文物修复、馆藏文物三维数字化修复、仿真文物3D模型打印、文物数字化存档以及数字化博物馆建立等等。文物的数字化是一个将文物信息准确记录的过程，是一项基础性的工作，也是文物档案化必不可少的一步。文物数字化既可以实现馆藏文物的存档、浏览和交互，数据建模，多源数据管理系统和文物展示系统开发；又可以向公众展示文物所蕴藏的历史文化，丰富馆藏文物的保护和利用。

数字化技术在文化遗产保护中的应用范畴

      1.修复保护

       运用数字化技术获取文物的三维数据，并逆向推出破损文物缺失部分的数据，进行三维建模，再运用3D打印技术进行快速成型，实现对文物的无接触完好修复，实现文物的基础保护工作。

       2.情景再现

       运用数字摄影、三维信息获取、多媒体及虚拟现实技术等手段还原遗址形貌，创设虚拟情景，再現器物制作的过程，将人们置身于当时的文化氛围中，使观赏者通过一个全新的视角更立体化地感受文化遗产的魅力。

      3.数字管理

       数字化技术处理是对文化遗产的一种较新型的保护方式，文化遗产内容丰富、形式多样，运用大数据技术实现对各种文化遗产项目相关资料的搜集、整理、记录工作，并通过数据分析技术使工作人员可以准确地找到需要的资料信息。尤其在各区域文化遗产保护部门大力建设数据资源库、共享共建情况下，对文化遗产资料管理工作效率的提升起到极大的促进作用。

      4.共享传播

      数字化技术为文化遗产的广泛传播提供了一个较为完整和多样化的渠道。更多的普通大众足不出户，就能够更加方便、快捷地了解文化遗产内容、价值及内涵。

       在以新媒体为主的信息传播渠道内，我们每个人都是文化遗产信息的传播者和接收者，有助于文化遗产社会性保护工作的广泛开展。

      （二）、逆向工程技术

       逆向工程也称反求工程、反向工程等，可通过各种测量手段获得对象物品的三维数据，再进行几何建模，得到三维数字模型。

       应用在文物修复工作中其工作流程如图1所示，通过三维技术扫描获得文物的空间坐标数据，运用逆向工程技术反推出破损文物的缺失部分，然后进行数据处理得到数字化模型，再选择恰当的材料进行快速成型，根据文物特征进行模型处理，最后进行修补，也可实现对珍贵文物进行复制。

     （三）、三维数据扫描技术

       三维数据扫描是逆向工程的基础，采集数据的质量直接影响最终模型的质量，也直接影响到整个工程的效率和质量。数据扫描也称为产品表面数字化，通过特定的测量设备和测量方法，将物体的表面形状转换成离散的几何点坐标数据。

      （四）、3D打印快速成型技术

       3D打印快速成型属于增材制造，其基本原理是：由设计者在计算机上创建三维模型，对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓，再进行逐层打印。通过三维扫描、逆向工程技术后，获得文物的三维数据或者破损部位的数字模型，根据文物特征选择恰当的打印技术與材料。

     （五）、互联网多媒体技术

       互联网技术指在计算机技术的基础上开发建立的一种信息技术，简称IT。

       多媒体技术是利用计算机对文字、图形、图像、声音、动画、视频等多种信息进行综合处理、建立逻辑关系和人机交互的技术。

       例如应用全息技术、无线影音、动画影视对文化遗产进行辅助呈现，搭建各种网络平台——微博、微信、公众号、网站等进行定时推送，加强内容建设，运用人们所熟悉的交流方式来宣传遗址文化，使其走进大众生活。

       北京华创同行科技有限公司凭借技术和多年的丰富经验，我公司与多家单位合作，参与多个单位及地区的馆藏文物进行三维数字化工作，为文化遗产的继承、创新添砖加瓦。