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主營(yíng):上海藍(lán)光拍照式三維掃描儀,上海激光3D掃描儀,手持三維掃描儀

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文物模型重構(gòu)保護(hù)與手持式三維掃描的結(jié)合

2018-11-19 03:04:51  6602 次瀏覽

文物是國(guó)家不可再生的文化資源,實(shí)施文物保護(hù),建立文物檔案有著非常重要的意義。以文物保護(hù)為目的的測(cè)繪要求準(zhǔn)確地反映文物建筑的現(xiàn)狀,包括殘損、構(gòu)件錯(cuò)置、改動(dòng)、變形的情況,手工測(cè)繪中難以準(zhǔn)確、清晰地表現(xiàn)出文物建筑現(xiàn)狀,或有可能在測(cè)繪過(guò)程中被忽略。三維激光掃描為解決這一問(wèn)題提供了可能性。三維激光掃描技術(shù)以激光反射的原理獲取靜態(tài)物體表面的海量三維點(diǎn)云數(shù)據(jù),采用高精度逆向三維建模及重構(gòu)技術(shù),以同步獲取目標(biāo)范圍的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和數(shù)碼照片的方式快速獲取大型實(shí)體或?qū)嵕暗饶繕?biāo)的三維立體信息,通過(guò)計(jì)算機(jī)重構(gòu)其3D數(shù)據(jù)模型,再現(xiàn)客觀事物的實(shí)時(shí)的、變化的、真實(shí)的形態(tài)特性,為快速獲取空間數(shù)據(jù)的提供了有效手段,圓滿(mǎn)解決了工程施工中的技術(shù)難題,尤其對(duì)于景區(qū)文物類(lèi)的實(shí)體對(duì)象,因其是非接觸式測(cè)量,所以不會(huì)對(duì)文物構(gòu)成任何的傷害;此外,對(duì)游客的游覽參觀也幾乎沒(méi)什么影響。通過(guò)對(duì)三維激光掃描技術(shù)技術(shù)的應(yīng)用,修繕設(shè)計(jì)將更好地秉承歷史原物的獨(dú)特風(fēng)格,協(xié)調(diào)建筑形式、空間格局、材質(zhì)色澤、構(gòu)筑細(xì)部等,強(qiáng)調(diào)歷史建筑的原真性、可識(shí)別性、可逆性、可讀性、功能再生性。

三維激光掃描的優(yōu)點(diǎn)是:一是快速、高精度、非接觸測(cè)圖,不用搭腳手架,也不用直接接觸文物,就可以實(shí)現(xiàn)、快速測(cè)量。對(duì)復(fù)雜對(duì)象的測(cè)量提供更準(zhǔn)確的點(diǎn)云信息,數(shù)據(jù)結(jié)果可以方便與CAD軟件結(jié)合,實(shí)現(xiàn)快速線(xiàn)劃圖生成。二是數(shù)字化記錄和保存文物,對(duì)于重要的文物,通過(guò)三維激光掃描,能夠完整將相關(guān)信息記錄,用于保存和復(fù)制。當(dāng)建筑和文物遭到破壞時(shí)能及時(shí)而準(zhǔn)確地提供修復(fù)數(shù)據(jù)。瑞格三維激光掃描儀可以完成高達(dá)3毫米精度的測(cè)量,采樣點(diǎn)間距可以小于2毫米,充分勝任雕刻、精細(xì)結(jié)構(gòu)的記錄。對(duì)于考古挖掘過(guò)程,也可以快速進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)三維記錄。三是三維模型不僅可以用來(lái)保存文物的數(shù)據(jù),還可以用于虛擬展示,這就是所謂的“數(shù)字博物館”。借助數(shù)字博物館,參觀者無(wú)需親身前往,即可瀏覽到文物的全貌,更重要的是讓更多的人了解前人留下的珍貴文化遺產(chǎn)并能解決旅游推廣與文物保護(hù)之間的矛盾。

三維激光掃描在文物保護(hù)方面的用途:

1、獲取原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)

點(diǎn)云數(shù)據(jù)是實(shí)際物體的真實(shí)尺寸的復(fù)原,是完整、精細(xì)和快捷的對(duì)物體現(xiàn)狀進(jìn)行檔案保存的手段,點(diǎn)云數(shù)據(jù)不但包含了對(duì)象物體的空間尺寸信息和反射率信息,結(jié)合高分辨率的外置數(shù)碼相機(jī),可以逼真的保留對(duì)象物體的色彩信息;結(jié)合其他測(cè)量?jī)x器諸如全站儀、GPS,可以將整個(gè)掃描數(shù)據(jù)放置在一定的空間坐標(biāo)系內(nèi),定位物體的每個(gè)點(diǎn)位,因此,點(diǎn)云數(shù)據(jù)所保存的信息,可以說(shuō)是空間物體原貌的真實(shí)反應(yīng)。通過(guò)Cyclone軟件,我們可以在點(diǎn)云中實(shí)現(xiàn)漫游、瀏覽和對(duì)物體尺寸、角度、面積、體積等的量測(cè),直接將對(duì)象物體移到電腦中,利用點(diǎn)云在電腦中完成傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)測(cè)繪工作。在珍貴文物,古建受到諸如地震、洪水等意外破壞后可以的為文物,古建復(fù)原快速的提供為的數(shù)據(jù),同時(shí)還可以制作古建筑物的平面圖、立面圖、剖面圖,以及模型等數(shù)據(jù)。

2.古建筑測(cè)量線(xiàn)畫(huà)圖件

作為傳統(tǒng)文物測(cè)繪尤其是建筑文物測(cè)繪的成果之一,是各種的測(cè)繪圖件,包括平面圖,立面圖和剖面圖等。這些圖件可以表示建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)或構(gòu)造形式、分層情況,說(shuō)明建筑物的長(zhǎng)、寬、高的尺寸,門(mén)窗洞口的位置和形式,裝飾的設(shè)計(jì)形式和各部位的聯(lián)系和材料等。利用點(diǎn)云數(shù)據(jù),在CAD中使用Cloudworx插件,可以方便的做出建筑物的平面、立面和剖面圖。

3、古建筑變形測(cè)量

三維激光掃描儀不但可以測(cè)量單點(diǎn)的坐標(biāo),更重要的是它能以點(diǎn)云的方式獲取幾乎整個(gè)觀測(cè)目標(biāo)表面的空間信息,能較好地觀測(cè)出目標(biāo)的整體空間姿態(tài),分析出建筑物的整體變形。

4、文物模型

三維激光掃描儀比較適用于古典建筑和佛像、雕塑、壁畫(huà)等的掃描。掃描的數(shù)據(jù)可以利用Cyclone或其他第三方軟件進(jìn)行建模,構(gòu)建mesh格網(wǎng)模型,再通過(guò)紋理映射或是導(dǎo)入到其他三維軟件中進(jìn)行紋理貼圖,終得到文物的數(shù)字化的模型。

5、為文物建立、真實(shí)、完整的三維數(shù)字檔案

三維激光掃描技術(shù)能夠提供高精度的文物數(shù)據(jù),能夠真實(shí)而又完整的對(duì)文物形狀、尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確的采集和記錄,細(xì)節(jié)部位也可以清晰表達(dá),并通過(guò)模型優(yōu)化、紋理匹配等技術(shù)手段將文物逼真再現(xiàn),同時(shí),可以多角度、高清晰地展示參觀者在展柜旁無(wú)法觀賞的任意角度和精度的文物細(xì)節(jié)。這樣可以為文物建立完整的三維數(shù)字檔案,是三維數(shù)字博物館的數(shù)據(jù)來(lái)源,還可以為文物鑒定、檢測(cè)、修復(fù)與復(fù)制提供依據(jù)。因此,利用先進(jìn)的三維掃描技術(shù)和單位建模技術(shù),把部分文物進(jìn)行完全復(fù)原,這樣不僅可以讓觀眾在屏幕上自由欣賞文物,任意旋轉(zhuǎn)文物從各個(gè)角度欣賞,還可以放大文物觀看細(xì)節(jié),在豐富展覽形式和內(nèi)容的同時(shí),更大程度地滿(mǎn)足了觀眾的求知欲和好奇心,豐富了觀眾參與的互動(dòng)項(xiàng)目。

石窟藝術(shù)寶庫(kù)“搬家”到計(jì)算機(jī)。掃描得出的數(shù)字檔案還可制作虛擬洞窟游覽、多媒

體展播節(jié)目、多媒體展示等,緩解日益增大的旅游對(duì)石窟保護(hù)管理的壓力。

6、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)展示

在互聯(lián)網(wǎng)上推出文物三維展示體驗(yàn)欄目,為該領(lǐng)域開(kāi)辟了一個(gè)新的發(fā)展思路。雖然通過(guò)各種技術(shù)手段對(duì)文物信息、展覽現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字化展示方式不能取代實(shí)體博物館,但互聯(lián)網(wǎng)打破時(shí)間、空間的局限實(shí)現(xiàn)更廣泛的宣傳和公眾教育,是實(shí)體博物館無(wú)法比擬的。網(wǎng)絡(luò)展示手段多種多樣,相對(duì)于其他多媒體技術(shù),三維數(shù)字技術(shù)對(duì)于文物的表現(xiàn)力更為逼真。對(duì)于一些不宜長(zhǎng)期向公眾開(kāi)放的文物景點(diǎn),可以將三維圖像檔案發(fā)布于網(wǎng)上,滿(mǎn)足公眾的網(wǎng)上虛擬瀏覽的需求。

7、對(duì)文物進(jìn)行細(xì)致的修復(fù),延續(xù)文物燦爛文化

所有歷史文物和遺跡都是前人智慧的結(jié)晶,然而由于文物本身的脆弱性和性,如何準(zhǔn)確獲取、保護(hù)、修復(fù)、重建、傳承這些文物成為擺在全體文物工作者面前的重要問(wèn)題。在遺址測(cè)繪上,三維激光掃描量測(cè)儀可以進(jìn)行遺跡分布圖、標(biāo)高圖、斜度圖、水系流域圖等的統(tǒng)合,便于研究者對(duì)遺址的全局把握。在恢復(fù)重建方面,三維激光掃描可以深入到任何復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及空間中進(jìn)行掃描操作,并直接將各種大型的、復(fù)雜的、不規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)等實(shí)體或?qū)嵕暗娜S數(shù)據(jù)完整的采集到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,進(jìn)而快速重構(gòu)出目標(biāo)的三維模型及線(xiàn)、面、體、空間等各種制圖數(shù)據(jù),同時(shí),它所采集的三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)還可進(jìn)行各種后處理工作如:測(cè)繪、計(jì)量、分析、仿真、模擬、展示、監(jiān)測(cè)、虛擬現(xiàn)實(shí)等,還原文物本來(lái)樣貌。

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