基于视觉的明清古家具数字文化档案高精度三维重建

文物是人类在社会活动中遗留的具有历史、艺术、科学价值的遗物和遗迹。优秀物质文化遗产的体系庞大、内容繁杂,数字化三维重建是保存、管理文物的一种切实可行的方案,对文化传承意义深远。相比于三维激光扫描、结构光技术等在成本和效率方面都有待改进的现有方法,数字近景摄影测量在确保低成本、高效率的同时,还能够满足数据的精度要求和详细程度。如何应用摄影测量技术对文物进行高效三维重建,实现纹理、部件、结构的精细化描述,并综合管理文物以便线上欣赏、未来修复与辅助断代,对优秀物质文化遗产的保护与传承至关重要。 本研究提出了基于视觉的三维建模方案,分为明清家具分层管理体系构建、高效率数据采集与精细化三维重建、高精度三维数字文化档案建设三步。首先针对明清家具的文化特点,从类别、纹饰、部件出发进行分层分类管理,构建独特编码体系;其次基于数字近景摄影测量技术,提出了对明清家具进行非接触数据采集的低成本高效率方法,进行高精度三维重建;再次从三维信息中提取家具纹饰、部件、结构特征,以编码为依据建立索引,为三维数字文化档案的建设提供信息基础;最后设计分层索引结构,建设高精度数字文化档案,搭建互联网共享平台进行展示。 以100套明清古家具袖珍模型为实例进行精细化数字建模,基于数字近景摄影测量技术,将模型精度控制在毫米级别,完成了文物要素提取、分类体系搭建、属性信息管理与索引结构设计,构建了历史文化和三维模型融合的数字文化档案。研究结果表明,基于视觉的非接触视觉处理算法能够实现高精度三维重建,提出的技术方案能够保留模型的细节程度,并且降低了成本、提升了效率,对文物类别、部件、纹饰的属性管理与索引架构能有效管理文化信息,数字文化档案兼具科技、人文与传统美学,满足文物保护需求。明清家具三维数字文化档案可用于古家具的研究,有利于中国古代家具工艺的传承,而其中对于家具的历史年代的介绍鉴别能够辅助断代。下一步将考虑运用人工智能对家具纹饰和部件进行元素组合,生成个性化定制家具。同时将完善技术方案,应用范围拓展至小型文物,支撑数字博物馆建设。