王兴鑫 汪斌 祝兰兰

摘要：多图像三维数字化技术可用于加工处理相关文物的数字化信息数据，建成数字化档案。文物数字化已成为文物保护方面的发展趋势，为文物的研究、虚拟修复、及人类历史文化的传承和传播等，提供了一种方便、快捷、安全的方式。

关键词：多图像三维数字化 文物保护

引言

三维数字化模型运用在文物方面，对文物保护研究、鉴赏与展示等方面具有重要的意义。目前文物三维重建的方法包括摄影测量技术、三维激光扫描技术、结构光扫描等技术。摄影测量技术基于交汇测量原理，具有方便快捷、成本低廉等优点，适用于大场景模型重建，但是摄影测量产生的点云冗余度较高，不利于后期修理模型;三维激光扫描技术，是目前应用在数字化考古比较前沿的技术，其重建的灵活性、扫描的快速性，在大范围场景的三维重建领域得到广泛的认可，与摄影测量相同，产生的数据冗余度较高;线结构光的扫描技术在小物件的模型重建领域应用较为广泛，浙江大学的任卿利用投影编码结构光技术完成了对金沙玉凿和良渚文物黑陶鼎的三维模型重建，但有时文物表面存在镜面反射和遮挡问题，需要进一步优化设计。

寺庙等不可移动文物，结构复杂，受于地形限制，传统考古很难对其进行详细的记录。随着时代的发展，各种新技术应用在田野考古中，可以轻松获取建筑物的三维点云数据及无畸变的表面纹理图像，实现了建筑物的数字化扫描重建，同时，采用模块化设计方法，配套一系列易装便携式测量设备以及摄影设备，可满足各种复杂建筑物的三维数字化需求。

2 技术优势： 多图像三维数字化技术主要分成两部分，一是相机的标定技术，二是多视图立体匹配技术。

该技术应用在文物保护上主要是有三个方面的优势：1.可以给浏览者一个全新的观察体验;2.对一些不能进行翻模的文物进行三维复制;3.用于一些残缺文物的虚拟复原修复。文物经历经过长年累月的洗礼，不可控地出现了不同程度的破损，用图片的方式做记录还是有所缺陷，所提供的信息不够全面，不能够完整的表达文物信息，而通过三维的技术手段就能够详实的记录这些信息。

多图像三维数字化技术在可用于小型可移动文物数字化采集，也同样适用于大型遗址等不可移动文物的三维信息采集，并且具有显著的优势，其影像数据作为基本的三维重建信息信息载体，是后续三维建模处理的关键环节。对于文物的色彩还原方面通过采集色卡的方式进行约束，在后期自动计算软件建模过程中，可生成自带纹理贴图的三维模型，且纹理细节表现较好。基于多图像三维数字化技术的一般基本流程为：

3 技术应用：

3.1 数据前期采集

在理想状态下，基于多图像的三维重構数据宜围绕整个需要采集的对象均匀的拍摄若干照片使整个采集对象的相关内容能多角度、全方位的在图像上予以采集，确保数据除了客观因素的影响外，能尽可能重建整个对象的三维模型，所拍摄画面需内容清晰完整，无暗角阴影，一般一组多图像数据采集照片张数为200张。

3.2 数据处理

3.2.1.原始数据预处理

将所拍摄的石质构件RAW格式的原始图像数据通过AdobePhotoshop的CameraRaw插件，对原始图像白平衡、亮度、对比度等进行统一调整。调整过程中，以色温表记录、色卡照片作为基础素材，进行Raw格式照片的光照、色温调节，输出色彩保真的高质量文物照片数据。

3.2.2.三维计算处理

将Photoshop处理完成输出的色彩保真的高质量文物照片数据通过自主开发的计算软件进行计算。

3.2.3.数据后期处理

将计算完成的三维点云数据（.ply格式）通过逆向工程软件进行处理，常用的软件Rapidform及Geomagic等。处理完成数据导出.ply或.obj等三维通用格式方便后期数据的运用。原始数据后期处理基本作业流程为：

4 小结

针对寺庙类建筑型等可移动文物，本文提出了一种非接触式三维数字化的方法，采用自主开发的计算软件进行计算，完成了对筑于复杂地形建筑文物的整体三维模型重建。进一步对模型数据进行寻找交错面、法线旋转、空洞修补、重新三角化等数据优化处理，对多组扫描构成的多组数据进行拼接再次优化，完成了对重建文物模型的数据分析。可满足对文物进行现场三维数字化的需求，对进一步完善文物整体保护的科学基础，健全客观的文物信息档案，保证保护研究工作的可持续性。

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