呼倫貝爾市扎賚諾爾博物館數(shù)字化建設(shè)實(shí)踐研究

摘要：扎賚諾爾博物館“數(shù)字化保護(hù)利用”項(xiàng)目，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，通過(guò)對(duì)文物的三維數(shù)字化采集與全景展示，真實(shí)而又完整地對(duì)文物的形狀、尺寸等進(jìn)行準(zhǔn)確采集和記錄，系統(tǒng)完整地保存文物及其相關(guān)信息，保證采集數(shù)據(jù)的原真性。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)，為文物建立永久完整的三維數(shù)字檔案，并能夠結(jié)合三維模型數(shù)據(jù)，為相關(guān)文物的鑒定、檢測(cè)、宣傳展示、現(xiàn)狀調(diào)查、修復(fù)方案設(shè)計(jì)等具體應(yīng)用需求提供相應(yīng)的圖件，為綜合研究與利用、保護(hù)修復(fù)工作、社會(huì)教育、展示游覽等提供精準(zhǔn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。文章以扎賚諾爾博物館“數(shù)字化保護(hù)利用”項(xiàng)目作為案例進(jìn)行分析和研究，望有所裨益。

關(guān)鍵詞：扎賚諾爾博物館；博物館數(shù)字化；實(shí)踐應(yīng)用

呼倫貝爾市扎賚諾爾博物館（以下簡(jiǎn)稱(chēng)扎賚諾爾博物館）位于呼倫貝爾市扎賚諾爾新區(qū)猛犸公園內(nèi)，占地面積24804平方米，總建筑面積8320.5平方米。扎賚諾爾博物館設(shè)有扎賚諾爾歷史文化、呼倫湖生態(tài)濕地、扎賚諾爾煤炭三個(gè)基本陳列展廳，以及臨時(shí)展廳和地下模擬礦井，是一座以扎賚諾爾萬(wàn)年歷史文化、千年草原文明、百年礦山歷程為主題，集科普性、知識(shí)性、教育性、休閑娛樂(lè)性于一體的綜合性博物館，館內(nèi)共展出珍貴文物及動(dòng)植物標(biāo)本近萬(wàn)件。自2012年12月24日開(kāi)館以來(lái)，其已累計(jì)接待國(guó)內(nèi)外游客650萬(wàn)人次，受到社會(huì)各界的廣泛好評(píng)。如今，它已成為具有地域特色和影響力的文化傳播與交流平臺(tái)。

當(dāng)下，數(shù)字化建設(shè)已經(jīng)成為博物館高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。筆者以扎賚諾爾博物館“數(shù)字化保護(hù)利用”項(xiàng)目作為案例進(jìn)行分析和研究，望有所裨益。

二、建設(shè)內(nèi)容

整個(gè)項(xiàng)目分為六個(gè)階段，包括前期準(zhǔn)備、方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)處理和成果提交，最終完成了45件扎賚諾爾博物館館藏文物的三維掃描采集建模、116件文物高清圖片（圖1—圖8）的采集加工，以及5個(gè)虛擬展廳（圖9、圖10）的設(shè)計(jì)制作等。

三、項(xiàng)目組織實(shí)施流程

四、數(shù)據(jù)采集

（一）測(cè)量設(shè)備

對(duì)于細(xì)節(jié)紋理、雕刻比較精細(xì)的文物，采用Artec Eva 3D、Artec SpaceSpider兩款高精度手持掃描儀進(jìn)行數(shù)字化采集。此外，為了獲取高質(zhì)量的細(xì)節(jié)紋理，同時(shí)配合使用單反相機(jī)采集彩色紋理，從而保證物體表面的精度及紋理的完整性。

（二）三維激光掃描采集流程

1.現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備：包括現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境清理、準(zhǔn)備外業(yè)掃描記錄表、規(guī)劃文物掃描順序等，保證掃描順利有序進(jìn)行。

2.儀器檢校：包括儀器的安裝和數(shù)據(jù)線的連接，開(kāi)機(jī)后對(duì)儀器進(jìn)行檢校，主要是由于儀器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途運(yùn)輸及搬運(yùn)，精度有可能發(fā)生進(jìn)一步的變化。

3.開(kāi)始掃描：使用手持三維掃描儀對(duì)文物進(jìn)行全面掃描，在掃描測(cè)量時(shí)多次變化視點(diǎn)，多角度、多方位捕捉，保證掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集的完整性。

4.對(duì)于尖銳、角附近的測(cè)量數(shù)據(jù)中的誤差及壞點(diǎn)，通過(guò)對(duì)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)壞點(diǎn)部分進(jìn)行重新掃描，去除遮擋物、補(bǔ)充掃描空洞處點(diǎn)云數(shù)據(jù)等，以保證點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集的完整性、準(zhǔn)確性。

5.數(shù)據(jù)采集應(yīng)根據(jù)前期方案要求，設(shè)定掃描分辨率和掃描精度，確定方法參照公式。

6.色彩（紋理）信息采集：配合使用專(zhuān)業(yè)單反相機(jī)對(duì)文物的紋理細(xì)節(jié)進(jìn)行高清拍攝，由于室內(nèi)光線較暗，需要布置燈光和色彩管理以確保照片的采集質(zhì)量。

（三）高清圖片采集流程

1.攝影架安裝要與文物所在面平行，相機(jī)焦平面要與被攝立體面平行。

2.根據(jù)文物形狀的特點(diǎn)和大小，決定采用單張拍攝的方式或多張圖片拼接的采集方式，選取最佳拍攝角度，并按要求對(duì)細(xì)節(jié)部分進(jìn)行拍攝。

3.每拍攝一張后需要立即檢查曝光值、清晰度，以及是否有漏拍，檢查無(wú)問(wèn)題后才可以繼續(xù)進(jìn)行。

4.每天的拍攝工作完成后，必須第一時(shí)間使用2塊容量1000G以上的移動(dòng)硬盤(pán)備份原始拍攝素材，統(tǒng)一規(guī)定備份的文件名稱(chēng)為“時(shí)間+地點(diǎn)+藏品名”。

（四）360°全景采集流程

1.拍攝前的準(zhǔn)備：實(shí)地考察扎賚諾爾博物館展廳陳列的場(chǎng)景等，根據(jù)展廳大小、游覽路線以及展覽內(nèi)容中的歷史文化脈絡(luò)，進(jìn)行合理的統(tǒng)計(jì)，并規(guī)劃、設(shè)計(jì)拍攝取點(diǎn)路線，以便全景虛擬展示制作完后能夠清晰地展現(xiàn)出館方想要展示的內(nèi)容。拍攝前期還需與相關(guān)工作人員溝通，獲得全景漫游后期制作過(guò)程中需要準(zhǔn)備的資料，如講解配音、視頻、圖片、場(chǎng)館介紹、文物藏品介紹等。

2.檢查相機(jī)、鏡頭、色卡、三腳架、清潔工具、快裝組件和全景云臺(tái)、軌道等裝備是否完好，設(shè)置相機(jī)參數(shù)、曝光值，再次檢查用電安全與設(shè)備安全。

3.根據(jù)規(guī)劃的拍攝線路，選取合適的拍攝機(jī)位，將展廳場(chǎng)景以及相關(guān)各個(gè)分體或重要局部的影像真實(shí)、全面、直觀地記錄。

4.儲(chǔ)存和備份：每天拍攝工作完成后，第一時(shí)間使用2塊容量1000G以上的移動(dòng)硬盤(pán)備份原始拍攝素材。

五、數(shù)據(jù)加工處理

（一）掃描數(shù)據(jù)處理

1.點(diǎn)云拼接與影像配準(zhǔn)：主要是將采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，多站點(diǎn)掃描數(shù)據(jù)的合并，精確配準(zhǔn)。通過(guò)剪切得到需要的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并制作系列正射投影圖像，或云面片切割等。

2.誤差的提前和修正：提前關(guān)鍵斷面，視覺(jué)驗(yàn)證各站拼接誤差，發(fā)現(xiàn)誤差立即評(píng)估嚴(yán)重程度，并進(jìn)行單個(gè)站點(diǎn)重新拼接或整體拼接。

3.降噪與抽稀。

4.彩色點(diǎn)云賦值：采集到的數(shù)據(jù)可使用掃描儀同軸相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)彩色賦值，或使用彩色照片進(jìn)行手工彩色賦值（貼圖）。

5.三維模型建立：使用geomagic逆向工程軟件對(duì)已拼接好的點(diǎn)云進(jìn)行處理、封裝、建模等一系列的操作。

由于精細(xì)化掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量較大，為此館方設(shè)立三維掃描工作站，建模分塊處理，分塊數(shù)據(jù)無(wú)重疊部分可通過(guò)接縫處理直接拼接為整體，能夠較快地完成后期數(shù)據(jù)的處理。分塊完成后，對(duì)每一塊經(jīng)過(guò)點(diǎn)云去噪、減少噪聲、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化處理，然后構(gòu)建三角網(wǎng)模型。

（二）高清單片數(shù)據(jù)處理流程

1.采集完畢后利用專(zhuān)業(yè)色彩管理軟件對(duì)后期制作機(jī)器進(jìn)行校色，為后期圖像的真實(shí)再現(xiàn)提供基礎(chǔ)。

2.對(duì)于同一批文物拍攝，相機(jī)參數(shù)調(diào)整統(tǒng)一，后期調(diào)整根據(jù)拍攝的色卡來(lái)調(diào)整主體色彩，也要保證后期色彩調(diào)整參數(shù)一致。

3.為了保障采集對(duì)象后期制作色彩調(diào)校的準(zhǔn)確性和統(tǒng)一性，后期工作人員將全部使用同批次、同型號(hào)專(zhuān)業(yè)修圖的顯示器。

4.后期剪裁處理時(shí)，不同圖片中的同一主體要保證大小一致，且保證主體在最佳位置上。

5.圖像拼接中的形變和圖像邊緣衰減處理，確保完成后的圖像達(dá)到后期圖像處理的各項(xiàng)要求。

（三）360°全景數(shù)據(jù)處理流程

后期制作人員將數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，按要求對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行展廳360°全景展示的制作。后期制作要求曝光準(zhǔn)確、影調(diào)層次豐富；構(gòu)圖合理、場(chǎng)景錯(cuò)落有致，合成全景展開(kāi)圖不少于12000×6000像素，可達(dá)200%放大觀看不失真；全景圖拼接完美無(wú)錯(cuò)位瑕疵、重影等，為完整2：1比例全景圖片；無(wú)死角、無(wú)錯(cuò)位、無(wú)瑕疵，保證觀看時(shí)旋轉(zhuǎn)過(guò)渡平滑真實(shí)自然。此外，按要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全景漫游、三維建模、VR展示程序制作，可支持PC及移動(dòng)端、VR設(shè)備訪問(wèn)，速度加載快，不需要用戶(hù)安裝任何插件。

六、項(xiàng)目成果

扎賚諾爾博物館造型獨(dú)特，外觀似一塊飽經(jīng)風(fēng)雨磨礪侵蝕的打制石器，象征著扎賚諾爾悠久的歷史和深厚的文化底蘊(yùn)，其白色的金屬外表則記錄著扎賚諾爾古老滄桑的草原文明。

扎賚諾爾博物館作為扎賚諾爾區(qū)重要的接待窗口，多年來(lái)始終堅(jiān)持以市民和游客的需求為工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，講好文物故事，讓文物“活”起來(lái)，讓人民群眾享受到更多更好的文物保護(hù)成果，吸引更多的人走進(jìn)博物館，從而成為文化惠民的重要力量。

可以說(shuō)，扎賚諾爾博物館“數(shù)字化保護(hù)利用”項(xiàng)目在文物保護(hù)、數(shù)據(jù)研究交流、數(shù)字博物館建設(shè)等方面取得了一系列重要的成果，能夠多渠道推廣和傳播文物資源，實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源共享，達(dá)到了文物信息資源共享化服務(wù)的工作目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：

何佳（1984—），男，漢族，湖南衡陽(yáng)人。碩士研究生，文博館員，研究方向：博物館陳列展覽設(shè)計(jì)、文物宣傳教育、庫(kù)房保管、北部邊疆史。