刘洋?刘子建

对样本进行三维扫描得到表面三维数据的过程需要通过三维测量设备获取表面点云数据。点云的获取方式分为破坏式测量和非破坏式测量两种。本实验采用非破坏式测量，测量仪器是基于三角法测量原理的主动式结构光编码测量技术的柯尼美能达公司的VIVID910三维扫描仪。

实物扫描

对于不规则的形体如果来说不易得到准确的纹理映射效果，故本实验采用未上釉烧制后的耀州瓷倒流壶和上釉后烧制后的同款耀州瓷倒流壶进行测量，完成模型建立后将两个模型进行叠加并分别赋予不同的材质（近似白坯的材质和橄榄色玻璃质材质），模拟耀州瓷的真实效果。

首先需要进行对焦，对焦有两种方式，手动对焦和自动对焦。本实验采用先自动对焦后才通过手动对焦进行细微调整。对焦之后，将旋转台与电脑连接，本实验采用SHOT-602旋转台，设定旋转角度为60°，共需要进行6次扫描。每次单幅扫描的得到的全部数据为一个元素（Element），所有的元素构成一个场景（Scene），最终得到6个元素，共58万个点。

对上釉后的耀州瓷倒流壶同样采用上述流程进行测量，本文不再做赘述。

拟合

Geomagic Studio软件是美国雨滴（Raindrop）公司出品的逆向工程和三维检测软件，它可根据物体扫描所得的点阵模型创建出良好的多边形模型或网格模型，并将他们转换为NURBS曲面。该软件主要特点是支持多种扫描仪的文件格式的读取和转换、海量点云数据的预处理。智能化NURBS构面等等。它采用的点云数据采样精简算法，克服了其他同类软件中对点云数据操作时，软件进行图形的拓扑运算速度慢、显示慢等弊端。相对于其他逆向软件Geomagic更加易用、便捷、高效。

1.点云阶段

扫面后由于六幅点云存在位置偏差，首先需要进行对齐操作。点云的对齐方法有手动对齐和自动对齐两种，本实验利用使用geomagic中的全局注册命令对六个元素进行自动对齐。由于倒流壶形态以曲面为主，统一采样选择“曲率优先”。

2.多边形阶段

在Geomagic中执行封装命令，即可将点云转换为多边形，使点云数据三角网格化。在扫描过程中，由于倒装壶形态较为复杂，相互造成一定遮挡，使得扫描过程得不到完整数据，需要进行手动填充。

由于底部的地面没有被扫描，底部边缘呈现锯齿形需要进行处理保证模型的完整性，故采用一刀切的方式进行剪裁，剪裁整齐后的边缘再使用平面截面工具并选择封口即可获得底面。

3.形状阶段

多边形阶段处理完成后即进入形状阶段，对模型进行区域划纹而后合成NURBS曲面。首先进行轮廓线的提取，即根据耀州瓷壶表面的特点通过轮廓线划分其表面区域，区域划分完成后进行构建曲面片，初始构建的去面片一般拟合曲面时会出现问题，需要对轮廓线以及去面片进行编辑修改，对轮廓线的编辑一般是移动控制点的位置，或将其升阶或降阶，而对曲面片的编辑一般是将各个去面片内部的网格划得比较均匀。将构建的网格进行格栅化，将网格固定在格栅内，更好地进行曲面拟合。错误的格栅将以红色显示，可以对格栅进行修改。最终对格栅化后的曲面进行拟合。

对于进行了上釉烧制的耀州瓷倒流壶数据采集后的拟合步骤同上，本文不再做详述。

材质的赋予及渲染

将两个模型导入Keyshot渲染软件中，调整好相对位置后分别赋予接近未上釉的效果材质和橄榄色半透明玻璃材质，最终获得的效果如图：

结语

结合耀州瓷的特点提出了将其分为未上釉烧制后和上釉烧制后两个阶段的模型进行逆向，采用VIVID910三维扫描仪获得其点云数据并在geomagic环境中进行了拟合，并通过赋予不同的材质进行叠加，模拟出真实的耀州瓷材质分层，获得更好的还原效果。

（作者单位：陕西科技大学）