三维激光扫描仪在绍兴柯岩摩崖石刻云骨上的应用

采用美国法如FOCUS3D三维激光扫描仪对柯岩摩崖石刻云骨的稳定性状态进行三维激光扫描,并建立了正射影像和三维模型。三维扫描的精确数据为编制保护方案起到了一定的作用。     

Agisoft Photoscan照片建模技术在考古中的应用

照片建模技术是指利用数码照片重建物体的三维模型的技术。和其他建模方法相比,Agisoft Photoscan照片建模技术的最大特点就是成本低,操作简单,整个建模过程由软件自动完成。在考古发掘过程中对遗迹现象、地层等拍摄数码照片,利用照片它能够快速、准确的完成三维数据模型的重建,真实的记录、保存大量发掘过程中的原始信息,便于再现不同阶段的发掘现场,也有助于遗存数字化信息的永久保存,为后续全方位的研究和虚拟化展示提供了充分保障。本研究将以洛阳定鼎门遗址博物馆前的小型建筑和一座墓葬为例,介绍Agisoft Photoscan重建遗物及遗迹3D数字模型的方法和流程以及在考古方面的应用。鉴于其对数据采集的高效性、简便的操作性以及快速建立遗迹三维数据模型的能力,在考古工作中将有着巨大的应用前景。     

球幕相机对大型建筑物及场景的三维数字化及其展示手段

本文探讨了一种全新的三维数字化重建技术在建筑古迹及大型建筑物方面的快速、高效且成本低廉的三维建模方法,无需依赖昂贵的三维测绘仪或激光探测仪,而是建立在计算机软件基础上进行自动化建模。数据输入采用360度全景图像,而不是传统的针孔相机,十分适合于大型建筑及古迹等大型场景的三维数字化重建。作为数据输入的每一幅二维照片视野更广,信息更全面。对于相同的场景,此方法的数据采集点仅为针孔相机的十分之一,大大提高了效率。     

浅析两处摩崖石刻题记与“古道”的联系

凉山彝族自治州越西县境内原有一处摩崖石刻题记文物点,第三次全国文物普查期间,又新发现一处摩崖石刻题记。两处摩崖石刻题记与"南方丝绸之路"及"茶马古道"有密切的联系。     

基于海量点云数据的大雁塔三维重建

古建筑三维重建已成为历史遗迹保护与修复的重要内容。为了探讨三维激光扫描数据的获取流程、数据处理方法,以三维激光扫描获取的大雁塔海量点云数据为例,研究了古建筑三维重建中点云数据获取与处理的详细过程。联合Cyclone、AutoCAD和3D-Max软件的优点构建了大雁塔真实的横面、剖面、立面模型,其中重点研究了海量点云数据在Cyclone软件中分块建模的方法。结果表明:将拼接好的大雁塔海量点云数据分块建模,不仅加快了数据处理的速度,而且符合精度要求。在点云数据拼接时采用标靶拼接和同名点拼接相结合及测站间两两拼接之后再整体拟合平差的方法,减少了拼接中的误差,使每站拼接误差都不超过3cm。在建模过程中的墙体拟合是上万个点云经过平差计算得到,精度高达2mm。最后在3D-Max软件中组合、渲染和贴图,真实地构建了大雁塔三维立体模型。为古建筑数字化存档和后期的修缮工作提供了重要的依据。     

文物CT图像伪影校正方法研究

计算机断层成像(CT)技术具有不受工件材质限制、分辨率高等优点,可以在不损坏物体的前提下获取其三维数字化信息,因此在文物数字化领域具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。然而在CT扫描与图像重建过程中存在系统几何参数偏差与射线硬化等问题,会导致扫描图像质量下降、文物数字化模型的精度受限。本研究针对上述问题,提出了基于扫描数据的参数校准以及硬化校正算法,并对两件文物仿制品进行了CT扫描实验。实验结果表明,经过本研究方法处理后,扫描图像质量明显提升,重影和伪影现象得到了有效抑制,重建得到的数字化模型能清晰完整地还原文物形貌。该方法可被广泛应用于文物CT数字化工作中,有利于文物的复制、保护、展示以及文化的交流传播,具有较强的科学意义和社会经济意义。     

动物骨骼三维重建的探索

使用数字摄影测量与多视角三维影像重建技术,可以进行动物骨骼三维影像的重建。动物骨骼三维影像进行动物考古学的研究,不仅对动物骨骼标本起到了保护作用,也为动物骨骼数字化的展示和动物骨骼种属谱系数据库的建立提供了良好的技术支持和信息保障。而且这项技术具有操作简便,建模效果好,在保证一定重建精度的前提下,提高了数据采集和三维影像重建的灵活性和便捷性。这在考古中的应用具有很好的发展前景。     

多重影像建模技术在打制石器制图及分析中的应用

石器照相与绘图工作是石器整理和研究工作的基础,将多重影像建模技术应用在石制品的整理工作当中,可以促进石器制图和数字化影像记录的精准化,克服传统制图及拍照中存在的难点。运用PhotoScan软件进行石器三维建模分两步:一是获取合适的照片作为参考数据来源,二是将拍摄的照片在软件内处理、建模并调整。获得石器的三维模型后,在此基础上进行石器绘图和后期研究。多重影像建模技术在多种类型石器资料整理中优势明显,在未来石器三维模型深入研究中意义重大。     

利用照片建模技术重建文物的三维数据模型

基于照片的三维建模技术是指直接通过二维数码照片来重建物体的三维数据模型。根据照片建模的基本方法和基本原理,利用该建模技术实际完成了重庆大学校内一尊塑像的三维数据模型的建立。照片建模技术在文物遭遇自然灾害或者意外事件之后的成功应用表明,文物的三维模型重建和文物保护等方面具有一定的实用价值和推广应用前景。     

大足石刻六道轮回图的数字化保护

数字化保护相对于传统保护,具有投入成本较低、修复精度高、易于长期保存、广泛传播和应用,是文物保护的重要手段。本文介绍了采用数字化技术,对大足石刻的"六道轮回图"石刻进行了一系列的保护工作。     

预应力锚杆技术加固涞滩摩崖造像危岩体

在涞滩石刻区分布的危岩体严重威胁着石窟造像和游人的安全,必须进行加固处理。用石刻摩崖危岩体稳定性分析评价方法,结合工程实例介绍了预应力锚杆新技术在摩崖造像危岩体加固工程中的应用,和施工工艺技术及整治效果。预应力锚杆可以有效地提高锚杆的极限抗拔力,减少锚杆数量,从而减少对石刻岩体表面的破坏。该项目被评为优质工程。该技术可以在全国地面物保护工程中推广应用。     

Performance evaluation of a multi-image 3D reconstruction software on a low-feature artefact

Nowadays, multi-image 3D reconstruction is an active research field and a number of commercial and free software tools have been already made available to the public. These provide methods for the 3D reconstruction of real world objects by matching feature points and retrieving depth information from a set of unordered digital images. This is achieved by exploiting computer vision algorithms such as Structure-From-Motion (SFM) and Dense Multi-View 3D Reconstruction (DMVR). In this work, we evaluate the performance of a low-cost commercial SFM–DMVR software by digitising a Cycladic woman figurine. Although the surface properties of the specific artefact are considered 3D laser scanner friendly, its almost featureless white-grey surface composes a challenging digitisation candidate for image based methodologies as no strong feature points are available. We quantify the quality of the 3D data produced by the SFM–DMVR software in relation to the data produced by a high accuracy 3D laser scanner in terms of surface deviation and topological errors. We question the applicability and efficiency of two digitisation pipelines (SFM–DMVR and laser scanner) in relation to hardware requirements, background knowledge and man-hours. This is achieved by producing a complete 3D digital replica of the Cycladic artefact by following both pipelines.     

张家界市博物馆明代铜佛像的多视角影像三维重建探索

由于多视角影像三维重建具有数据采集方便灵活、硬件成本低、操作简单、自动化程度高的特点,因此,选用多视角影像三维重建技术对张家界市博物馆明代铜佛像进行三维建模。通过描述佛像立面与空心底部的影像采集,再应用Agisoft PhotoScan软件进行三维重建的过程;从控制点的三维坐标与误差数值、模型成像与影像图的误差分析,得出佛像三维模型的精度误差微小的结论,证明该技术具有操作简单、模型成像清晰的特点。与三维激光扫描技术相比较,多视角影像三维重建技术具有成本费用低、工作流程高效简捷的优势,更适合在文物工作中推广运用。     

敦煌莫高窟第45窟彩塑高保真三维重建方法研究

彩塑三维重建是精确获取文物的三维几何和纹理信息的数字化技术,对于文物保护、数字档案建立、考古研究、展览展示以及移动数字博物馆建设等都具有重要的意义。莫高窟彩塑作为一种不可移动文物,受采集空间及丰富的纹理信息的影响,现有的三维重建方法尚不能在保证重建精度的基础上,准确还原文物表面的色彩信息。为此,通过研究和设计双相机结构光的FOTOMOULD三维重建系统,对莫高窟第45窟彩塑菩萨三维重建,在获取高精度几何信息的同时,达到了色彩、纹理、细节等高度还原的效果。     

莫高窟第172窟北壁建筑图像的三维数字化呈现

莫高窟第172窟北壁的建筑图像是敦煌壁画中最具盛唐建筑风格的典型代表作。本研究以探索敦煌壁画中二维建筑图像三维数字化呈现的方法为目标,以第172窟北壁中央的前殿图像为例,综合利用史料文献和实证材料,进行基于有限数据资料与结构逻辑推导的推测性研究,并集成运用图像处理软件(Adobe PhotoShop、Adobe Illustrator)和三维建模软件(SketchUp、Rhino),建立了第172窟北壁中央前殿的三维彩色模型,实现了壁画中的建筑图像从二维到三维的虚拟转变,相对科学、客观地再现了壁画中的建筑形象。通过3D打印等快速成型技术和虚拟投屏等展示利用手段,深度挖掘技术成果价值,扩展了壁画遗产的价值阐释与展示深度,带给观者超现实的空间体验。     

The Tel Akko Total Archaeology Project (Akko,Israel): Assessing the suitability of multi-scale 3D field recording in archaeology

Abstract

Archaeology is a destructive discipline, and, unfortunately, the majority of methods employed by archaeologists to record and preserve the archaeological record consist of two-dimensional representations of three-dimensional (3D) subjects. Recent breakthroughs in 3D technology, however, have the potential to revolutionize the discipline. In recent years, multiple software suites capable of generating spatially accurate, photorealistic 3D models with a series of digital photographs have become available. Following a successful season of field testing in 2011, the Tel Akko Total Archaeology Project (Akko, Israel) expanded the use of Agisoft’s PhotoScan Pro—one of the commercially available software suites—to test the accuracy and suitability of the program for archaeological applications at multiple scales. After two years of field testing, it is clear that the implementation of PhotoScan Pro in archaeology facilitates unprecedented accuracy in field recording and digital heritage management, and provides a new outlet for the dissemination of archaeological data.     

Accuracy evaluation of the semi-automatic 3D modeling for historical building information models

It is stated that 3D recording and modeling of heritage buildings entail accurate building models (as-built). However, this paper presents an analysis of the 3D modeling accuracy for the creation of historical building information models (HBIM), considering the complexity and the deformations of historical buildings, using point cloud data and BIM tools. The 3D modeling processes analyzed are based on a three-stage semi-automatic approach leading to the generation of HBIM, including manual and automatic processes. The three stages consist of: (a) optical and terrestrial laser scanning; (b) meshing processes; and finally (c) 3D solid modeling to be assembled into HBIM. Next, this approach analyzed the mesh deformations generated automatically in comparison to the initial point cloud data. The deformations and the accuracy evaluation have been undertaken using different commercial software. Finally, our modeling approach shows that it can improve the accuracy of the 3D models achieved using existing BIM technologies.