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　　“你們‘建’一件文物需要多長(zhǎng)時(shí)間？”“從數(shù)據(jù)采集到建模完成只需要20分鐘。”“不需要購(gòu)買專門的掃描儀？”“普通相機(jī)就完全可以建模。”在日前舉辦的北京數(shù)字博物館研討會(huì)上，一項(xiàng)高效的文物建模新技術(shù)引起了博物館專家們的關(guān)注。

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　　“這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)將建模價(jià)格從激光掃描的萬(wàn)元壓縮到千元，將有效推動(dòng)博物館文物展示和保存的數(shù)字化、檔案化?！奔夹g(shù)的開發(fā)方——北京無(wú)限界科技有限公司的代表言語(yǔ)中充滿自豪。

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　　兩部照相機(jī)加一張旋轉(zhuǎn)臺(tái)

　　復(fù)制出逼真三維文物模型

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　　兩部照相機(jī)、一張旋轉(zhuǎn)臺(tái)、一件兵馬俑，不到半小時(shí)，幾十張不同角度的兵馬俑圖片，就變成了可720度自主交互瀏覽和3D打印的逼真三維實(shí)物模型。如此高效的建模成果，真讓你有點(diǎn)不敢相信自己的眼睛。技術(shù)人員向記者介紹，這個(gè)過(guò)程采用的是最新研發(fā)的基于圖像的三維重建技術(shù)。

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　　將文物放在轉(zhuǎn)臺(tái)上，設(shè)置軟件參數(shù)決定拍攝的照片數(shù)量，“照片數(shù)量與建模的最后質(zhì)量有關(guān)，照片數(shù)量越多，建模的質(zhì)量越精細(xì)?！鞭D(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，兩臺(tái)固定好的相機(jī)同時(shí)拍照，與此同時(shí)，圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰浖铮瓿蓴?shù)據(jù)的采集。

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　　技術(shù)人員告訴記者，基于圖像的3D建模原理較為通俗易懂，類似于雙目立體視覺的原理：“人眼在觀察物體的時(shí)候，如果僅用一只眼睛只能看見二維的物體，而采用雙眼則可以看見三維的物體?！泵?jī)蓮垐D片都會(huì)形成一個(gè)立體的“像對(duì)”，而360度的“環(huán)拍”則可以形成許多立體“像對(duì)”。

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　　采集完成后，就是解算數(shù)據(jù)、形成模型的過(guò)程。首先是將采集的二維圖像數(shù)據(jù)形成三維的“點(diǎn)云”?！半y點(diǎn)在于通過(guò)‘像對(duì)’的解算和比對(duì)，找到不同圖片上同一個(gè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)位置。估算參數(shù)，以密密麻麻的點(diǎn)‘集合’構(gòu)成模型的大致形狀?！钡诙绞菍⒖臻g中的點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來(lái)構(gòu)造一個(gè)完整的曲面。最后一步則是將采集到的圖像紋理自動(dòng)“貼”在文物空間模型的表面。

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　　至此，一個(gè)逼真的三維立體文物模型就建成了。“每一個(gè)步驟之間，我們都設(shè)計(jì)了一個(gè)交互編輯的機(jī)會(huì)，操作者可以根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整、去噪?！?/p>

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　　成本比激光掃描方式降低5倍以上

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　　“目前，國(guó)內(nèi)的博物館給文物建模主要采用的是激光掃描的方式。通過(guò)掃描直接得到文物三維立體的‘點(diǎn)信息’，構(gòu)成空間模型后再手動(dòng)拍攝文物的圖片信息，經(jīng)過(guò)人工的比對(duì)，將紋理手動(dòng)‘粘貼’在空間模型的表面?！奔夹g(shù)人員指出，激光掃描是為了“拼接”模型，而手持掃描儀非常耗時(shí)，尤其是文物體量較大時(shí)，操作較麻煩。

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　　而新開發(fā)的基于圖像的三維建模技術(shù)則不用“費(fèi)二遍事”，自動(dòng)環(huán)繞拍攝就可直接形成文物的模型，對(duì)于大件文物則可直接調(diào)整拍攝焦距、進(jìn)行遠(yuǎn)距離拍攝，省時(shí)省力。“一件文物用5至20分鐘就可建模，而采用傳統(tǒng)激光掃描的建模方式，一個(gè)‘熟手’一天最多只能做6個(gè)模型。”

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　　此外，與傳統(tǒng)激光掃描方式相比，這項(xiàng)新技術(shù)成本的低廉也是其一大優(yōu)勢(shì)?！澳壳皣?guó)內(nèi)建模使用的激光掃描儀都是從國(guó)外進(jìn)口的，成本高昂。加上操作的自動(dòng)化程度較低，手動(dòng)拍攝、模型拼接、人工貼制紋理信息的過(guò)程，操作人員都需要專業(yè)培訓(xùn)，因此造價(jià)不菲?！倍鴪D像3D建模技術(shù)自動(dòng)化程度很高，流程化的生產(chǎn)讓成本降低了5倍以上。

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　　這項(xiàng)剛剛成型的新技術(shù)目前已在一家石刻藝術(shù)博物館進(jìn)行應(yīng)用和驗(yàn)證，“30多件精致的古代石刻外加博物館全景的建模，總共耗時(shí)還不到兩天?！遍_發(fā)人員告訴記者，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)大大降低了博物館數(shù)據(jù)采集的時(shí)間和資金成本，“以前各博物館多只是為館藏的幾件‘鎮(zhèn)館之寶’建立數(shù)字模型用以展示，有了這項(xiàng)技術(shù)則可以在不增加成本的條件下批量建模?！?/p>

　　7天“重建”出一座恢弘古城

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　　這項(xiàng)技術(shù)不僅可以應(yīng)用于小物件的文物身上，更可以應(yīng)用于大場(chǎng)景的數(shù)字建模，如皇陵、石窟、寺廟、墓葬等古建筑群落，這是激光掃描儀難以相比的?！拔覀兛梢圆捎眠h(yuǎn)距離拍攝的方式，完成目前國(guó)內(nèi)技術(shù)無(wú)法完成的建模任務(wù)?！?/p>

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　　這項(xiàng)技術(shù)可在7天之內(nèi)完成一座西北大城的“重建”，技術(shù)人員向記者展示了他們剛剛完成的城市數(shù)字模型：全景氣勢(shì)恢宏，當(dāng)把視線拉近時(shí)，古塔、寺廟、高樓、園林……纖毫畢現(xiàn)，一座古樸又現(xiàn)代的西北古城盡收眼底，令人嘆為觀止。

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　　技術(shù)人員告訴記者，“重建”這座古城運(yùn)用的是地理信息三維重建的技術(shù)，原理與制作小物件文物三維立體模型類似，不過(guò)大場(chǎng)景的“重建”一般輔以傾斜攝影相機(jī)采集的數(shù)據(jù)。如構(gòu)造這座古城的3D模型時(shí)，就采用了飛機(jī)航拍的圖像數(shù)據(jù)，“2800幅萊卡相機(jī)攝制的照片就可以‘建’起這座城池?！?/p>

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　　“此前，這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚無(wú)研發(fā)，‘3D城市’的構(gòu)建采用的都是外國(guó)引進(jìn)的技術(shù)和軟件，基于圖像的三維重建技術(shù)可謂國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的‘領(lǐng)跑者’?！?a target="_blank">