机密！探底博物馆数字化重建过程

科技发展，智慧化的博物馆将迈进4.0大时代。...

时间进入21世纪，在数字博物馆概念诞生26年之后，我们欣喜地发现，随着计算机在博物馆中的普及，以及多媒体和网络技术的不断渗透的广泛应用，博物馆从实体阵营开始着手于创建各自的网络阵营，信息传播范围更为广泛。目前，我国数字博物馆多以三维建模技术为数字化系统运转的核心，以博物馆网站为基本载体，通过对文物以及展陈进行数字化管理，并且以虚拟现实的方式进行展出。博物馆展出形式正悄然发生着颠覆性变革。

今天，我们就来起底数字博物馆建设的全部进程，探秘脑洞大开的未来世界博物馆。
Step  1  建筑古迹及场馆数字化



首先，我们需要将完整的不可移动场景如文博场馆、建筑古迹搬进数字虚拟世界。相当于为数字博物馆还原一个与实物（博物馆）一样的“骨架”。问题在于，我们如何在数字世界中精确还原这些文物古迹和场馆结构？基于多幅图像的三维数字化重建技术是根据这些幅图片来恢复建筑古迹和场景结构三维模型的方法。但是场景中的诸多因素，包括照明和光源情况、文物几何形状和物理性质（特别是表面的反射性质）、光源与文物和相机之间的空间关系等，任何因素的变化都将影响图像的变化。我们的双逆向工程算法考虑到这些因素导致的数据的变化，具有超强的抗环境因素影响能力。与传统的利用建模软件或者三维扫描仪得到立体模型的方法相比，基于图像三维重建的方法成本低廉，真实感强，自动化程度高。在结合精确测绘图技术之后，重建精度能够达到毫米级。

p.s.这项技术是我们研发8年呕心沥血的成果，属国际首创，数字化建模的准确性和精度达到国际领先水平，有图有真相：



Step  2  小型器物建模展示



接下来，我们需要将“血肉”——即各类可移动文物（藏品）填入大场景骨架中。可移动文物中器物类涵盖的藏品范围最广，质地不一，种类众多，复杂多样，每一类器物都有其脆弱易损坏的一面。而传统的小型器物数字化重建设备必须专业人员经过培训才能使用，而且常常不能解决采集过程和结果中出现的实际问题。同时扫描的时间长，外部环境的变化会引起结果的不稳定。需要大量繁重的人工后期处理，不仅在重建结果中引入了人为不确定因素，而且大大增加了时间和人工成本。这样，我们又需要用到全自动快速数字化重建技术，在虚拟世界精确地构建可移动文物的三维结构属性、材质属性、颜色属性。这种“一键式”全自动快速数字化重建技术整个数据采集过程仅有一分钟，能够最大化保证文物的安全，并可以真正的实现自动化快速的高质量三维数字化，效率能够达到传统手段的200倍以上。不但可以得到一般光栅扫描仪能够得到的文物的几何信息和颜色贴图，而且还能计算出物体的材质属性和表面反光特性。高效的同时对于文物表面的细节材质（比如金属中间的细小的琉璃球）也可以非常完美地重建，还原度在98%以上。

说到这里，似乎数字博物馆已经“有血有肉有风骨”地建成了。

但是别急，我们还要解决博物馆“精神层面”的问题——


Step  3  文博专业级服务支持



不可移动的古迹建筑不可避免地会出现脆化、脱色、剥落等现象，保护和修复这些文物古迹也是博物馆日常工作的重中之重；在博物馆中，有一类藏品（书画锦帛等）具有极高的艺术研究价值，是人类历史发展的重要佐证材料，然而，这类藏品对保存环境的温度、湿度、光照、空气质量都有较高要求；另外，专业观众对博物馆藏品的诉求更加精细和严格……

针对种种这些专业级的需求，我们提供了超高精度重建解决方案。顾名思义，超高精度重建指的是我们的技术可以达到“毫米级-微米级”精度的三维数字化重建。利用这种技术，我们可以数字化记录文物古迹的现实状态，跟踪监测受损程度，还可以制定出相应的虚拟修复方案，预先模拟修复过程，检验修复技术和手段的可行性，从而避免直接人工操作带来的不必要的文物损伤。同时，这些高精度的数据可以进行数字化存储，以便日后开展更精密的研究工作。

对于古文献、书画这类具有极高研究和艺术价值的非再生性文化遗产在长期流传过程中虫蛀、老化和霉蚀等自然损坏情况，以及因环境污染造成的古籍酸化和老化情况，我们结合微观数字化技术，提出了馆藏书画锦帛、古文献超高精度数字化重建服务解决方案，不仅能够将古籍文献的本体形式进行永久的记录和保存。

对于专业人员、学术专家，我们可以提取出超高精度数字化建模平台所承载的内容供其研究和使用，不仅能够更好地进行本体保护和价值利用，而且能够通过微米级的细致比较，鉴别出它们的不同，相当于为原创类文物提供鉴定、防伪及数字化等三重保护，既解决了记录和专业研究问题，同时能有效平衡保护和欣赏之间的矛盾。

Step  4  非物质文化遗产数字化保存



对于无形的文物——非物质文化遗产，我们同样有丰富的数字化解决思路。

目前对非物质文化遗产的数字化记录方式主要通过手势识别和体感动作捕捉两种技术，分别用于手势部分的数字化记录，如针织的织法记录、刺绣的针法记录、艺术创作绘画和雕刻的运笔习惯和着力点的记录。体感动作捕捉技术主要针对于记录传统舞蹈、传统动作或者运动的动作和着力点记录，为未来的训练、模拟和仿制提供最基础的数字化记录。利用手势识别及动作捕捉数字化技术，我们可以将文物古迹背后的历史背景、宗教文化、传统制作工艺等文化内涵传达给观众。利用虚拟现实技术的特点，将这些文化内涵形象化、具体化，并配合动画、解说等后期效果，带给观众超越视觉感受的文化体验。利用我们独创的成套设备进行体感动作捕捉数字化记录，多角度同时扫描，可以实时进行数字化重建，甚至可以扫描连贯的动作，其成本低于其他动作捕捉设备一半以上。

结合以上种种，我们的数字博物馆已经初步建成。现在需要解决的是通过虚拟现实终端实现对观众的展示、互动、交流问题，这就要提到虚拟现实技术和终端差异化算法。


Step  5  不同终端的展示

我们知道，受博物馆和文物古迹的空间地点限制，观众无法近距离观看展品细节，也看不到文物被遮挡的部分。虚拟现实技术和终端差异化压缩算法解决了这一难题。

我们的数字化展示平台基于虚拟现实技术构建，通过专利的差异化压缩算法能够自动识别不同端口进行展示，是令观众可以任意穿梭于本地局域网、广域互联网的无缝对接解决方案。无论是可穿戴设备、手机、Pad、PC，或是APP、微信、微博、网页，都无需下载任何插件，就可以在虚拟世界中完整的体验博物馆的魅力。

还有还有，重建后的文物数字化模型再加上我们专利的玛雅码技术，扫一扫即可实现立体文物展现，可选择加载声画同步的4D展示。我们将不可移动的博物馆随时随地带到现场，也可以把建筑的建造过程和文物的制造工艺以交互式方式传递给观众。

回顾过去，数字博物馆早在20世纪60年代开始酝酿，经历了60年代的藏品登记自动化，70年代的藏品管理自动化，80年代的多媒体和关系数据库出现，直到90年代数字博物馆开始产生，为现在的“质变”准备了整整半个世纪。今天，我们终于迎来了数字博物馆飞速发展的时代，智慧化雏形初显。

2006年，Google、Amazon等公司提出了“云计算”的构想，通过虚拟化技术奖相应的硬件资源和软件资源构建为虚拟化资源池，让用户根据自身需要通过网络获取相应资源，无需关心资源管理问题。而我们的数字文博数字平台基于“云计算”理念设计，其运行的结果可以在大场景俯视结构、场馆内立体结构、虚拟现实展示、高精度细节重现以及声画介绍等N种交互方式之间灵活顺畅过度。这种顺畅过度，为博物馆智慧化提供了坚实的技术基础。十年前，Web2.0概念的出现改变了数字博物馆的开发模式，强调信息开发、共享、人人参与；五年前，以百度数字博物馆为首的Web3.0博物馆公共服务平台开始发展，应用于不同的系统平台，为使用者建立良好的信息互动桥梁。现在，我们看到各类先进的技术即将广泛应用于博物馆领域，形成与社会全方位的互联互通，充当知识中心，提供智能化导览，增强参观体验。在这些技术的不断发展和支持下，我们即将迈入的智慧化的博物馆4.0大时代。>>>

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