3d高清摄影在文物建模及虚拟修复中的应用研究

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1、3D高清摄影在文物建模及虚拟修复中的应用研宄【摘要】利用3D高清摄影完成文物的建模，不需要任何红外或者激光设备，将其技术用于马口窑瓷器3D数据重建项目中，不仅遵循了国际文物保护规定的“最小干预”原则，也可以迅速精确地完成文物数字化建模。【关键词】3D高清摄影；文物建模；马口窖中图分类号：G263文献标志码：A文章编号:1007-0125(2015)04-0272-03现阶段的文物建模及虚拟修复领域大多使用3D激光扫描，该技术是应用激光测距的原理，使用三维激光扫描仪发出一条激光射线，激光照射到被测物体的表面，并收集反射信息，得到该物体表面点云空间相对位置的

2、三维数据，进而经过计算机软件处理，快速的复制出点、线、面及实体模型［1］。单独的3D激光扫描只能提供精确的物体空间几何信息，虽然3D激光扫描技术日益成熟，且部分扫描仪已经可以提供带色彩信息的数据，但是在文物建模和虚拟修复中依然存在一定的局限性，对于纹理色彩信息仍有所欠缺，难以实现色彩逼真的还原效果，且多数文物具有复杂的色彩，对于表面图案纹理要求高的工作来说，需要和摄影技术信息采集相结合，二次贴图完成表面纹理建模工作，且激光在测距的时候，激光直接接触于文物的表面，容易对文物造成激光或者红外光污染［2］。3D高清摄影虚拟建模是指对拍摄物体进行全方位的拍摄获取

3、物体720度全方位的图片信息，将这些图片数据用3D图片计算软件进行数据拼接，一次性完整的重建被摄物体表面的空间信息和颜色信息。利用3D高清摄影完成文物的建模，不需要任何红外或者激光设备，其主要运用于小型文物复制，3D打印建模等等。将其技术用于马口窑瓷器3D数据重建项目中，不仅遵循了国际文物保护规定的“最小干预”原则，也可以迅速精确地完成文物数字化建模。湖北省利川市马口窑是长江中游地区影响最大，延续时间最久远，有大量存物的古民窑，据《汉川图记证实》记载：“其器较他处为坚，其法得自前明隆庆年间有应山县老人来镇受之，历经五百余年，工日益精。”马口窑盛产坛罐，生

4、产延续至今，久盛不衰，都得益于当地优厚的黄土资源，该地的泥土烧制处理的陶罐坚固耐用，防强酸碱，不仅适用于工业、医学领域，而且也适合用于储存食物和腌制食物，据称，远近闻名的四川榨菜专门用马口窑陶罐腌制。马口窑造型古朴，表面装饰灵巧、随意，尽显当时工匠熟练的陶绘技能，曾获湖北省轻工系统造型设计奖。马口窑表面装饰以自然朴拙的绘制工艺及就地取材的手法著称，在装饰手法上工匠们喜用胡须刀、竹片、钱币等工具，在坛灌面上信手挥刀，用老练而飞快的速度，寥寥数笔，线条潇洒流畅，简单概括，或用钱币为图章重复按制在钱罐表面，形成特殊的钱币肌理，代表作有《八仙坛》、《十八学士坛》

5、、《空雕双层龙坛》、《金钱罐》等［3］，其中以金钱罐最深得当时民间人们的喜爱，该罐造型圆润、肌理丰富、寓意美好，象征着财源滚滚，也代表着当时该地域人民盼望家富国强的美好愿望，马口窑瓷器文物具有较高的研宄价值，有助于我们进一步了解湖北地域的民间生活生产方式和传统民俗文化。但随着城乡现代化的快速建设，大量的马口窑文物都遭到了不可逆转的破坏，3D建模和虚拟修复是保护和传承马口窑瓷器文物的重要手段之一，也是我们义不容辞的职责，湖北第二师范学院摄影实验室决定探索性地采用3D高清摄影技术完成马口窖瓷器的3D建模及虚拟修复。使用3D高清摄影建模方法最大的困难来源于图片

6、的拍摄，而马口窖瓷器的拍摄也是众多文物中难度较高的物品之一。其一，马口窑本身是反光体，且造型偏圆，在光线直接的照射下会产生大量光斑，光斑在后期建模软件中是无法识别的，因此拍摄时候必须绝对杜绝任何光斑。其二，各个角度拍摄的图片不仅要求不能有透视变形，而且必须在景深控制范围内达到相同的高清晰度，这对相机硬件要求很高。其三，马口窑为人工拉坯一次成型，器形并不十分规整，且部分器具还有明显的拉坯痕迹，此类细节的还原是3D数字化重建的难点。为了准确清晰地完成马口窑瓷器的3D信息重建，这里我们将拍摄的工作流程设计成三大步骤：拍摄站点的设置、拍摄图片数据获取和图片数据处

7、理。一、拍摄站点的设置（一）旋转平台的固定机位方式我们首先要获取不同角度的照片，先要设置拍摄站点。在利用相机对马口窑瓷器横向表面信息进行采集时，我们采用的是利用旋转平台的定位方式进行拍摄。将马口窑瓷器放置在AutoQTVR器物旋转拍摄平台上，其拍摄台为透明玻璃平台，且具有高度的稳定性和精密的设计，横向旋转精确达到0.01度，旋转速度为360度/分钟，器物旋转转盘范围0-360度，选择直径50厘米转盘，承重100公斤，可拍器物尺寸边长200厘米的配备，在开始或停止旋转时，马达会缓缓加速，缓缓停止，让器物在旋转时不会产生任何轻微的晃动，彻底保护文物的安全。根

8、据马口窑瓷器实际拍摄经验，在水平面上采集30张图片，即每张照片间隔12度便能较好