三维激光扫描在文物考古中应用述评

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1、第25卷第1期文物保护与考古科学Vol．25，No．12013年2月SCIENCESOFCONSERVATIONANDARCHAEOLOGYFeb，2013文章编号:1005-1538(2013)01-0096-12·知识介绍·三维激光扫描在文物考古中应用述评魏薇，潜伟(北京科技大学科学技术与文明研究中心，北京100083)摘要:对文物和遗址遗存进行精确描述和测绘一直是文物保护和考古发掘工作中的一个重要内容。相较于传统测绘方法，三维激光扫描具有快速、准确、无需接触文物表面等优势，已被广泛采用于文物

2、保护和考古发掘工作中。本文对三维激光扫描的原理和工作流程进行简要介绍，并对其近期在文物保护和考古工作中的应用情况做出综述和评论。关键词:三维激光扫描;文物保护;考古中图分类号:K85;TP7文献标识码:A们研究三维激光扫描及其在文物考古中的应用提供0引言了重要且丰富的新资料。本文试对近年来三维激光文物蕴含着丰富的历史文化信息，是研究古代扫描在文物考古工作中的应用情况进行梳理，对相人类的生活情况以及古代文明发展进程的重要资关工作进行简要述评。料。但是由于历史悠久，受到自然侵蚀和人为破坏1三维激光扫描

3、技术等因素的影响，这些历史信息正逐渐减少甚至消失，力求完整保存这些珍贵的信息一直是文物保护和考1．1三维激光扫描的原理古工作的重点之一。对于大型遗址或者结构复杂的目前，常用三维激光扫描仪主要采用脉冲测距［3］文物、古建筑等，传统的测绘方法不仅耗时耗力，难原理和相位测距原理。脉冲测距法是根据激光以全面精确地收集和表达这些历史信息。随着测绘脉冲的飞行时间计算出被测点到扫描仪的距离，从技术的发展，20世纪90年代出现的三维激光扫描而计算出被测点的三维坐标信息。相位测距法则是因其收集信息快速、准确、分辨率

4、高、扫描过程不用通过发射一段连续的整数波长的激光，计算其与反接触文物等特点，开始在文物保护和考古发掘工作射回的激光之间的相位差来获得被测点的距离值。中得到快速广泛的应用。基于这种激光测距原理，扫描仪对被测物体表面信诸多学者对此做过不少研究，无论在工作原理、息进行密集抽样采集，获取每个采样点的空间坐标数据处理技术和方法，还是应用实践等方面都取得后得到一个点的集合，我们称之为“点云”。后期利了令人瞩目的进展和效果。李滨从技术发展、工作用专业软件对这些点云数据进行处理，可以快速生原理和成果，以及在大型工

5、程中的应用实例这几个成物体的三维数据模型。方面总结了徕卡三维激光扫描仪在我国文物保护领1．2三维激光扫描的工作流程［1］域的应用。王昌翰、向泽君、刘洁则从三维激光三维激光扫描工作主要包括:扫描站点设置、点扫描和建模的关键技术入手，研究其在文物三维重云数据获取和数据处理。扫描前需要对被测物及其［2］建中的应用。他们主要集中于技术理论研究和周边环境的调查，在无法一次性获取完整物体信息具体应用案例研究两方面，而其整体应用情况，尤其的情况下可以通过设置多个扫描点来对被测物进行在文物考古工作方面综述较少。随

6、着技术的更新和分区扫描。每个站点与其相邻站点的扫描区域要求应用范围的扩大，近年来国内外研究人员在文物保有部分重合，以便于之后点云数据的拼接。通常需护和考古发掘工作中采用三维激光扫描技术，为我要保留20%以上的重合区域，重合区域越大，拼接收稿日期:2011-09-18;修回日期:2012-12-25作者简介:魏薇(1986—)，女，2013年毕业于北京科技大学科学技术史专业，硕士，E-mail:panther1986@163．com第1期魏薇等:三维激光扫描在文物考古中应用述评97的准确度越高，但是

7、数据处理难度和速度越低，因此构。首先基于所建的三维模型，将生成的剖面图、正在实际操作中要根据需求设置合适的站点。色摄影图等信息与地质分析结果相对照，通过特征数据处理是三维激光扫描工作中的重要环节，匹配的方法确定佛像残片的原始位置;然后将模型主要包括坐标转换、数据拼接、去噪平滑、三维建模、与之前存档的数据信息进行比较，找出实际结构与精简压缩、纹理映射等几个方面。首先，由于被测点理想结构之间的差异，提高了数据的准确性。这些的空间坐标都是以各自的扫描仪坐标系为基准，因研究都取得了很好的效果，但是在数据处

8、理过程中，此需要将它们转换到同一坐标系中，之后将各扫描石窟整体数据量过大，超出了计算机的计算能力，为区域数据拼接成完整的被测物表面空间信息。其此他们将数据分割成三个部分，各部分之间保留一次，受扫描环境和仪器自身等因素的影响，点云数据定的重合区域，对三部分分别进行处理之后再整合［4］中难免会存在一些无关点和噪点，数据处理过程中成一个完整的模型。需要将其去除以获得更加准确的被测物表面数据。再者，为了加快数据处理速度、节省存储空间，在不影响物体表面重构、符合一定清晰度要求的情况下，可以对