虚拟油泥技术freeform在文物快速复原中的应用研究

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1、虚拟油泥技术Freeform在文物快速复原中的应用研究　　摘要：通过研究与分析传统文物的复原过程，运用基于虚拟油泥技术Freeform的快速成型技术，快速构建文物缺失部分，实现文物快速复原。借助三维扫描仪和三维建模工具，快速构建残缺文物的三维模型，运用虚拟油泥技术复原残缺文物缺失部分，改进传统文物复原过程的复杂工艺，结合3D打印技术，提高文物复原效率，为文物保护事业提供数字化思路。　　关键词：虚拟油泥FreeForm文物复原　　中图分类号：TP302.1文献标识码：A文章编号：1007-9416（2016）05-000

2、0-00　　Abstract：Throughtheresearchandanalysistheprocedureofthetraditionalrelicsrecovery，byusingrapidprototypingtechnologybasedonvirtualsludgetechnologyfreeform，buildthemissingpartofrelicsquickly，andrealizerelicrecoveryquickly.Withthehelpof3dscannerand3dmodelingto

3、ols，buildthe3dmodeloftheimperfectrelicsquickly，recoverthemissingpartsoftheimperfectrelicsbyusingvirtualsludgetechnology，andimprovethecomplextechniqueofthetraditionalrelicrestoration.Combinedwith3dprintingtechnology，improvethe6efficiencyofculturalrelicrestoration

4、，andprovidedigitalwayofthinkingfortheprotectionofculturalrelics.　　Keyword：VirtualGrease；Freeform；RelicsRecovery　　1引言　　文物作为文化遗产是不能再生也不能永生的文化资源，在人类社会发展过程中，难免受到自然及人为因素的破坏，必须采取积极有效的措施对文物进行修复与保护。文物复原是考古和文物研究中一项必不可少的、技术性很强的工作。目前在全国千余名文物保护科技人员中，专门从事文物复原的人员不足400人，而我国现有2

5、000多万件文物亟待复原，复原任务非常严峻。　　传统文物复原技术因其技术手段所限，没有步入现代化的行列。随着信息技术的发展，尤其是三维信息获取、虚拟现实、对媒体的研究与应用，为珍贵文物的保护、复原与研究提供了新的技术和手段。利用计算机辅助文物复原，可以加快文物复原的速度，避免修复过程对文物的损害，较低文物复原的难度，而且可以把复原文物的三维模型直接用于数字博物馆的文物展示和检索中，实现资源共享。　　虚拟油泥技术FreeForm的出现是对现有计算机辅助设计方法的一个有益补充，特别是在复杂曲面造型设计和快速建模方面有较强的

6、应用价值。将虚拟油泥技术FreeForm应用到文物复原方向上，能够解决文物复杂曲面快速建模和复原，大大提高文物复原效率。6　　本文运用虚拟油泥技术FreeForm设计系统，借助三维扫描设备和三维建模工具，快速构建残缺文物的三维模型，运用虚拟油泥技术复原文物残缺部分，将缺陷模型导入快速成型机器，制作出残缺部分模型，最后修补缺陷部分边缘轮廓和上色处理，复原文物原型。　　2FreeForm设计系统　　FreeForm触觉式设计系统是一套基于“虚拟油泥”和“力反馈技术”的造型设计系统。基于3DTouch技术，使用者可以通过视觉

7、和触觉结合来完成复杂3D模型的构建。FreeForm系统为设计者和建模者创建原始模型或修复数据提供了一个快速且经济有效的方式。　　2.1系统结构　　FreeForm触觉式设计系统主要由触觉设备PHANTOM和FreeFormModelingPlus建模软件构成。设计者通过使用触觉设备PHANTOM中的操作杆来雕刻FreeFormModelingPlus软件中的“虚拟油泥”或“数字黏土”，对模型实现生长、拉伸、削减、旋转、镜像、上色等操作。设计者所使用的操纵杆在软件中的坐标定位接触数字黏土并对其进行雕刻的时候，能够明显的

8、感觉到操作杆反馈过来的阻力，具有沉浸感良好的用户体验和设计，从而更具真实地设计并创造产品的新造型，加快产品开发的效率。系统的结构图如图1所示。　　2.2系统兼容性　　FreeForm系统同时支持stl、step、iges、和bmp等输入输出格式，通过该系统设计的3D模型导出stl格式模型直接导入到3D打印软件可直接打印出3D模型。