基于关节臂扫描的文物精细三维信息留取-论文.pdf

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1、第26卷第3期文物保护与考古科学Vo1．26．No．32014年8月SCIENCESOFCONSERVAT10NANDARCHAEOLOGYAug，2014文章编号：1005—1538(2014)03—0094—05基于关节臂扫描的文物精细三维信息留取侯妙乐，吴育华，张向前，胡云岗，张玉敏。(1．北京建筑工程学院测绘与城市空间学院，北京100044；2．中国文化遗产研究院，北京100029；3．北京帝测科技发展有限公司，北京100028)摘要：基于关节臂和高清摄影进行重庆大足千手观音现状信息留取和精细三维重建

2、具有现状的真实、完整记录，可为现场修复提供参考，为此，提出一种新的基于关节臂高精度扫描的文物精细三维信息获取方法，利用关节臂对文物进行扫描，获得高精度几何数据，在此基础上建立超精细三维建模，同时利用人工选取控制点来获取高分辨率影像。基于本方法所获得的精细三维信息可以用于三维统计、虚拟修复和变化检测等方面，为文物的现场保护修复工作提供科学依据，并为其他文物精细三维重建提供参考。最后以重庆大足石刻造像为例，验证了该方法的可行性与有效性。关键词：精细三维留取；文物；纹理映射；千手观音中图分类号：TP274文献标识码

3、：A数据；难以为修复或虚拟复原等提供可靠依据。0引言关节臂扫描属于高精度三维扫描，利用三维激重庆大足千手观音造像是我国最大的集雕刻、光雷达获取某目标空间三维点坐标及灰度信息的一泥塑、贴金、彩绘于一身的立体型摩崖石刻造像，高种高新测绘技术，它利用激光扫描装置自动、系统、约7．7m，宽约10．9m，正投影面积约84m，曲面总快速(准实时)获取对象表面的三维坐标，是一种高表面积超过210m，以主尊观音造像为中心，呈辐射精度的测量手段，其单点定位精度可达到亚毫米计状在岩面上雕凿千余只执各种不同法器的观音手，级。利用高

4、清摄影可以获取目标对象的高精度纹理被誉为“世界石刻艺术之瑰宝”，具有极高的历史、特征。基于关节臂和高清摄影进行千手观音现状信科学和艺术价值J。目前，千手观音造像整体上息留取和精细三维重建具有以下重要意义：实现千保存现状基本完整，但局部破坏已十分严重，因此，手观音现状的真实、完整记录；辅助进行千手观音保对千手观音进行现状信息留取具有重要意义。存状况的全面调查与评估；进行虚拟修复，为现场修历年来，千手观音的信息留存工作大致可分为两复提供参考；为修复保护前后的对比分析及将来可类：一类为基本形态的测绘，另一类则为影像

5、记录。能进行的千手观音修复提供依据。目前，已经有学基本形态的测绘主要包括传统的拉尺丈量、经纬仪测者将三维模型用于考古测绘J、文物稳定性评估¨和量、水准仪测量、全站仪测量、光学近景摄影测量、数建筑物保护等等方面，本工作首次将高精度的字近景摄影测量；而影像记录则主要有素描、传统胶三维模型用于为现场实际修复，并提供了多种图件。片照相(包括黑白与彩色)、数码照相及DV录像1精细三维信息留取等J。然而，千手观音是三维立体凿造，结构复杂，简单的平面与立面测绘图件无法完整、真实地反映千基于关节臂扫描的千手观音精细三维重建三

6、维手观音造像的形态、结构及保存状况，具有如下局限激光扫描主要分为外业数据采集、数据处理和初步性：信息留存不完整、欠缺真实；无法实现高精度的病应用，处理主流程如图1所示。害调查、定量统计与评估；不能为科技保护提供精确针对文物保护和虚拟修复的精度要求，文物精收稿日期：2012—04—28；修回日期：2014—01一O2基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012cb725301)，北京市自然科学基金资助(8111003)，国家自然科学基金资助(41171304)作者简介：侯妙乐(1974一)，女，2

7、005年博士毕业于中国矿业大学(北京校区)，副教授，博士，主要研究方向为全球离散格网和文物三维信息获取与应用，E—mail：houmiaole@163．com98文物保护与考古科学第26卷观音整龛造像进行三维统计工作。将真三维模型用Archaeol，2008，20(3)：44—51．于残缺文物的虚拟修复，对文物修复前后的变化进[5]张瑞，骆岩林，周明全，等．文物数字化的关键技术[J]．北京师范大学学报，2007，43(2)：150—153．行检测，为文物修复提供了科学数据。ZHANGRui，LUOYan—li

8、n，ZHOUMing—quan，eta1．Keytech-nologyforculturalrelicsdigitalization[J]．JBeijingNormalUniv，参考文献：2007，43(2)：150—153．[1]吴育华，侯妙乐，张玉敏．三维激光扫描技术在岩土文物保护[6]ZhengWF，LiXL，NinaLamN．eta1．Applicationsofintegrated中的应用