基于Remake的三维建模技术在摩崖石刻数字化重建中的应用

由于长期暴露于自然环境中,许多摩崖石刻在日晒雨淋、风沙磨蚀等多种因素作用下不断风化,前景堪忧。因此,当务之急是采取有效的措施保护和保存这类珍贵的文化遗产。数字化三维重建技术能够完整地保存石刻现状,为日后的维护、修复和学术研究提供真实、详尽的科学依据。基于Remake三维建模技术的方法与特点,本工作探讨该技术在摩崖石刻数字化重建中的应用。以广西桂林"桂海碑林"内的石刻为研究对象,运用Remake软件对数字相机获取的数字影像进行处理,对摩崖石刻进行快速精确的逆向建模。同时,将三维扫描仪获取的点云数据与本研究获取的模型数据进行同名点精度检测,分析Remake三维重建的精度。三维模型数据可以作为数字档案进行存档和展示,加强对摩崖石刻类文物的保护措施,具有重要的意义。     

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。     

点云数据在文物数字化保护中的应用分析

随着科学技术的快速发展、信息技术的不断崛起,各种新技术不断被发现,当然也包括测绘领域涌现出的三维激光扫描技术。该技术不需接触测量目标的情况下就能够迅速获取被测量物体表面的三维坐标,这些三维坐标数据被称为点云,利用点云数据将文物的结构和形态信息实现数字化,对于展示和保护文物十分有利。本文将结合实际案例,简单阐述点云数据处理及其在文物数字化保护中的实际应用。     

多时相三维激光扫描技术在考古发掘过程中的应用——以江苏孔塘遗址为例

三维激光扫描技术凭借快速、准确、无需接触文物表面等优势,已被越来越多地应用于文物保护和考古发掘工作中。江苏句容孔塘遗址在发掘过程中运用三维激光扫描技术不断跟进扫描,全面真实记录发掘过程中的各类遗迹的空间数据。在顾及遗存特征的前提下,对多时相墓葬点云数据进行了空间匹配、分割和缺失数据拟合等后期处理,重建遗址三维场景,直观展示多期遗存的时空关系,为后期考古研究推理提供了数据支持。     

多测量手段集成古建筑物精细测绘方法—以武当山两仪殿为例

古建筑精细测绘是建筑遗产保护的基础性工作.单一的全站仪测量、摄影测量与三维激光扫描方法在精度、效率和数据处理方面存在不足.为此,提出了一种多传感器集成和融合处理的古建筑物精细测绘的方法.首先,对古建筑物精细测绘的需求和难点进行了分析,剖析了单一测量方式古建筑测绘存在的问题;其次,提出了集成全站仪、激光测距、高分辨率近景摄影测量、地面三维激光扫描和全景测量的古建筑精细测绘的技术流程,对其关键处理方法进行了探讨分析;最后,以武当山两仪殿为例,开展了多测量手段集成古建精细测绘工程实践,测量精度满足古建筑精细测绘要求,可快速制作古建筑物图件和构件精细模型,为两仪殿保护提供精细测绘成果.     

多图像三维重建数据评估——以希腊奥斯曼时期纪念碑为例

正该研究评估多图像三维重建技术(基于SFM和DMVR)所生成的数据准确性。基于SFM算法的图像拼接技术,它利用SFM算法来估算出图像中特征点的三维空间坐标,然后利用这些空间信息计算出一个适合的投影面并对所有待拼接图像进行正射投影,这些处理步骤可以有效减少因壁画的凹凸不平和图像的畸变所引起的最终全局图误差,能够优化拼接结果,使之接近于真实场景。DMVR多视图重建是利用多张一个场     

基于关节臂扫描的文物精细三维信息留取

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。     

利用高精度计算机断层扫描系统重建青铜器香薰的三维模型

为重建馆藏青铜器香薰三维模型和研究其制造工艺,利用高精度计算机断层扫描系统进行数字成像(DR)和锥束扫描(CT)两种方式扫描香熏,获得其灰度图像,经过图形图像处理,获取表面轮廓三维数据。表面定义和提取后,将数据输入逆向工程软件系统,重建香熏的三维CAD模型。结果表明,获得的点云数据密集均匀,未见扫描盲区;发现香熏存在焊孔和变形;逆向三维重建的香熏CAD模型具有良好的几何相似性。研究提示,高精度计算机断层扫描方法空间分辨率高,精确度高,可以作为一种获取青铜器三维数据的可靠方法。     

实时三维技术在交河故城遗址保护中的应用

对文化遗产的虚拟三维实时浏览成为文化遗产展示与宣传的重要手段与主要途径.随着三维激光扫描技术等数据获取技术的发展,用以表达文化遗产的几何、纹理数据呈几何倍数增长,数据的管理与绘制的调度成为重点研究内容.为此,本研究主要介绍数据的分块技术、空间索引技术与绘制加速技术在交河故城三维模型实时绘制中的应用,通过有效地组织交河故城遗址的三维数据,并在浏览系统中应用绘制加速技术实现在整个范围内的实时高效浏览.     

基于三维激光扫描技术的华严寺薄伽教藏殿合掌露齿菩萨塑像数字化研究探讨

本文介绍了三维激光扫描技术在大同华严寺薄伽教藏殿合掌露齿菩萨彩塑数字化中的应用,给出了三维控制网、激光点云、正射影像图、数据配准等关键技术的原理及实现方法,同时运用多次扫描点云进行三维形变分析的方法,提出了塑像形变量的参考数据,着重叙述了其技术手段及成果。     

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.     

大雁塔盐害及劣化模拟试验研究

易溶盐富集是陕西西安大雁塔砖体表面风化、结构破坏、强度衰减的主要原因。为分析盐害对大雁塔砖体结构、强度的影响机理,采用以饱和硫酸钠溶液为介质,对大雁塔砖体进行易溶盐结晶循环模拟劣化试验。在Na₂SO₄反复结晶、溶解过程中,测定试样的质量、波速及单轴抗压强度等指标,分析其变化规律。结果表明,在盐害作用下,试验砖体表现出与塔体表面类似的风化破坏现象;Na₂SO₄晶体在试样孔隙内不断发育,晶体挤压效应导致孔隙率增大,内部结构破损;质量、波速、单轴抗压强度随循环的次数呈先增加后减小的变化规律。砖体对盐害耐受力约为砖体质量的0.5%。     

Increasing contextual information by merging existing archaeological data with state of the art laser scanning in the prehistoric funerary deposit of Pastora Cave,Eastern Spain

In this paper we present a virtual reconstruction of prehistoric funerary practices in Pastora Cave, a collective burial site in Eastern Spain that dates from the Late Neolithic, Chalcolithic and Bronze Age. Modern data of the cave was captured by 3D laser scanning techniques and added to recorded archaeological data and 3D graphic information. The combination of these data sets allowed us to create a hypothetical reconstruction to analyze the material excavated in the 1940s and 50s in greater spatial context. A 3D model of the current cave was created in order to serve as a basis for modeling the relative stratigraphic information available. We present the methodology employed and the results and implications of the analysis for Pastora Cave with particular emphasis on the spatial and chronological data.     

南京大报恩寺塔建筑琉璃构件的科技研究

南京大报恩寺塔是明初重要的皇家琉璃建筑,是代表中国文化的标志性建筑之一,和罗马大斗兽场、比萨斜塔、中国万里长城等一道被称为中世纪世界七大奇迹,具有极高的历史、文化、科技研究价值。本文以南京大报恩寺塔的建筑琉璃构件为研究对象,利用WDXRF、EDXRF、XRD、OM、热膨胀仪、高温测试仪等测试方法研究其胎釉化学组成、烧制温度、结构及物理性能;探讨南京大报恩寺塔建筑琉璃构件胎体原料来源和釉料配方的传承发展关系,揭示其制备工艺技术中所蕴含的科技内涵。     

基于三维扫描模型的兵马俑足踝有限元分析

利用三维扫描技术获取兵马俑残片的三维点云数据,结合Geomagic Studio和Hypermesh建立高精度的兵马俑足踝残片三维实体网格模型。通过基于ABAQUS的重力作用下的有限元分析,研究足踝部分的Von Mises应力和变形特征,以确定足踝处的受力薄弱部位。为进一步探究模型各残片的最佳点云简化比例,采用点云简化模型进行相同工况的有限元分析,以验证点云简化的可靠性。结果表明:结构在重力作用下可保持安全稳定的状态,相对薄弱部位位于左腿足踝处;对于大部分残片,其最佳简化比例在60%～70%,简化后可有效缩短模型实体化处理时间;采用简化模型得到的有限元结果,其最大Mises应力相比于原始模型的误差小于15%,且应力云图和变形图形状接近,模型简化具有可靠性。     

Developing a documentation system for desert palaces in Jordan using 3D laser scanning and digital photogrammetry

Desert palaces in Jordan are unique pieces of art scattered in the desert as standing symbols of ancient civilizations. Due to their location, these palaces witness different environmental conditions which affect their status and sustainability. This raises the need to have a 3D documentation system reporting all spatial information for each palace, which can be used later for monitoring purposes. Digital photogrammetry is a generally accepted technique for the collection of 3D representations of the environment. For this reason, this image-based technique has been extensively used to produce high quality 3D models of heritage sites and historical buildings for documentation and presentation purposes. Additionally, terrestrial laser scanners are used, which directly measure 3D surface coordinates based on the run-time of reflected light pulses. These systems feature high data acquisition rates, good accuracy and high spatial data density. Despite the potential of each single approach, in our opinion, maximum benefit is to be expected by a combination of data from both digital cameras and terrestrial laser scanners. By these means the efficiency of data collection as well as the geometric accuracy and visual quality of the collected textured 3D models can be optimized. Within the paper, a 3D documentation system for Umayyad desert palaces in the Jordan desert will be presented using digital photogrammetry and laser scanning. The approach is demonstrated by generating high realistic 3D textured models for Amra and Kharanah palaces.     

缺失彩绘的虚拟三维重建——秦俑彩绘

利用三维测量技术和计算机技术,以及科学的数据计算,计算机可以制造出虚拟三维形象,便于展示与交流。至今为止,秦俑坑中出土的大多数陶俑的彩绘留存不多甚至没有。色。大部分原始彩绘均已脱落,只有极少部分彩绘保留至今。本文以虚拟三维模型重构了秦俑原始彩绘,显示了其功能与意义。俑（T21G18-03）是这次工作的对象。陶俑主要显现出灰暗的陶一尊将军俑（T9：1）和一尊跪射陶俑出土时彩绘的纪录档案是重构工作的出发点。通过三维扫描仪将陶俑表面形状进行数据记录,这是重构工作的基础。然后通过数码照片记录彩绘现状,并将这些照片进行三维机理处理。采用三维绘制软件进行重建和摹绘工作。数据模型过程可以模拟和大多数彩绘和表面情况。这项工作的开展通过几件典型陶俑,将秦俑的原始状态展示给大家。通过计算机模拟,多彩的秦俑军阵活灵活现的呈现在观众面前。     

3D geometrical modeling of excavation units at the archaeological site of Tell ‘Acharneh (Syria)

3D geometric modeling consists of representing geometric and spatial relationships of volumetric objects. We think it could be helpful in the context of archaeological excavation units representation and analysis. This article presents a procedure developed to generate 3D models from GPS positions taken at the top and the bottom of the excavation units boundaries on the archaeological site of Tell ‘Acharneh (Syria). It shows and discusses two geometrical modeling approaches (voxel and tetrahedral) used in the Gocad 3D modeling tool. Once excavation units are geometrically modeled, it is possible to refer them within a trench or the entire archaeological site, to handle them in various ways (zoom, rotation, translation), to perform on them 3D spatial analysis such as volumetric calculus or intersection computation, to make various kinds of queries such as to find out excavation units that have a certain number of artefacts, to generate sections anywhere in the 3D model, and finally to publish it with VRML (Virtual Reality Modular Language). As well as improving data analysis techniques, we think that if this 3D modeling operation can be done during the excavation, it could greatly help archaeologists to plan more efficiently their daily excavation strategy.