基于三維激光掃描技術的古文物修復研究

余培永 楊松勇 江西理工大學建筑與測繪工程學院

基于三維激光掃描技術的古文物修復研究

余培永 楊松勇 江西理工大學建筑與測繪工程學院

本文基于三維激光掃描技術，對古文物——以龜角尾為例進行修復工作。在制定完整、詳細、可操作的工藝流程基礎上，具體開展了從獲取點云數據、點云數據去噪配準、點云數據精簡、建立三維模型、三維模型修復等方面的系列技術研究。本文的研究與工作，為進一步修復古文物提供了實例方法。

三維激光掃描技術 古文物 龜角尾 點云數據 修復

三維激光掃描技術是近年來發展起來的一項高新技術，可全天候、快速、直接、高精度的采集大范圍區域的三維信息。三維激光掃描技術已廣泛的應用于諸多領域。近年來，三維激光掃描技術在古文物數字化保護中的應用備受關注，國內外許多學者已經開展了許多相關研究與工作。

三維激光掃描技術是近年來發展起來的一項高新技術，可全天候、快速、直接、高精度的采集大范圍區域的三維信息。三維激光掃描技術已廣泛的應用于諸多領域。近年來，三維激光掃描技術在古文物數字化保護中的應用備受關注，國內外許多學者已經開展了許多相關研究與工作。

1 研究意義與研究現狀

現如今，三維激光掃描技術在古文物修復研究方面備受關注，世界上出現了許多學者對之很感興趣，隨之開展了許多相關課題與工作。

南博物院西漢“四神云氣圖”壁畫綜合保護研究項目，采用三維激光掃描技術，對壁畫破壞現狀進行了記錄，局部記錄分辨率達到0．5mm，采用Polyworks、3Dexplore、3Dmax等軟件對所獲數據進行了后期數據分析、壁畫尺寸和局部破壞的高精度測量。

劉江濤等采用RIEGL LMS-Z420i三維激光掃描儀和高分辨率的尼康D100數碼相機獲取三星堆遺址的空間和紋理數據，建立三星堆遺址的數字化模型，實現了三星堆一號祭坑的三維重建，這對遺跡的恢復以及歷史研究工作具有重大意義。

2 三維激光掃描技術在古文物修復中的優勢

古文物修復測繪時，三維激光掃描技術具有傳統測量所不具有獨特優勢：

①非接觸性。不需要接觸到物體即可確定物體的三維信息，由于有些古文物處在的地理位置比較危險，這一特點保證了測繪人員的人身安全并且減小了測繪時的二次破壞。

②快速。獲取數據的速度較傳統測量有著明顯的加快。

③詳細。獲取的數據量更大，能夠更詳細的描繪古文物的細節信息。

④全天候。主動發射激光信號，不受外界因素影響，能夠全天候工作。

⑤對測繪人員要求低。測繪人員操作更加簡單方便，數據處理更加快速，測繪速度也更快。

3 修復工作的實施

3.1 具體實施

圍繞修復龜角尾具體如何修復展開論述。主要可以分為以下幾個步驟：

①實地踏勘制定測繪方案。掃描作業之前，現場踏勘選好站點位置。

②在選定好的測站點進行作業，獲取點云數據。

③在數據處理之前運用掃描儀配套的geomagic studio 2013進行預處理，將一些冗余的點云數據去除、平滑、去噪。

④運用geomagic studio 2013進行配準，將3站掃描的點數據進行點云匹配、拼接

⑤利用geomagic studio 2013中的網格醫生、簡化多邊形、填補孔等功能對破損的模型進行修補，將破損部位還原，得到逼真的三維模型。

⑥進行紋理貼圖。

3.2 修復成果圖

修復最終結果，恢復了物體的原貌，石壁上的文字清晰可見，得到了較好的恢復效果。

4 結論

研究結果表明，三維激光掃描技術在古文物修復方面使用效果非常好。三維激光掃描技術相比傳統測繪技術有著無法比擬的優勢，具有快速、精度高等特點。

[1]黃颯.三維激光掃描技術應用于古建筑測繪及其數據處理研究[D].河南理工大學,2012

[2]劉江濤,張愛武.三維數字化技術在三星堆遺址中的應用[J].首都師范大學學報（自然學版）,2007：68-71

[3]丁寧,王倩,陳明九.基于三維激光掃描技術的古建保護分析與展望[J].山東建筑大學學報,2010,25(3):274-276

[4]周立,李明,毛晨佳.三維激光掃描技術在古建筑修繕測繪中的應用[J].上海建設科技,2011(4):84-89

余培永（1994-），男，漢族，江西上饒人，碩士研究生，江西理工大學測繪與建筑工程學院，測繪工程。