可移动文物的三维重建

可移动文物的三维重建，即拍摄一组文物照片，然后导入三维重建软件，通过处理，得到文物的三维模型。...



近年来，随着高性能计算机的发展与三维GIS技术、低空数字成像技术、多视角三维重建技术等的不断完善，运用真实三维模型来模拟、分析和展示各种考古遗迹、文物的方式越来越成熟。



超低空拍摄

从目前考古与文物工作上看，三维重建技术大致分为遗址与周边环境的大范围三维重建（比如大遗址保护），单个遗址、遗迹的小范围三维重建，可移动文物乃至陶瓷片的三维重建。



考古遗址

对可移动文物进行三维模型的制作，在文物档案的建立、博物馆展厅陈列上有较多优势。从全国博物馆来看，绝大多数博物馆文物的展示一般是放置在玻璃柜中，然后配合文字、图片、短片进行说明，参观者获得的信息也是相当有限。



目前主要的陈列方式

如果我们将展品制作成三维模型，参观者通过展厅设置的触控显示屏进行旋转、放大等操作，从不同的角度观察展品，那么对展品的认识也会更加全面。从而会减少很多的尴尬，比如，一些小朋友垫起脚仍然无法看到展品的上部；游客因为想观察文物细节而触碰展柜玻璃；想弯身观察文物底部却仍观察不到等等。

那么如何进行可移动文物的三维重建呢？即拍摄一组文物照片，然后导入三维重建软件，通过处理，得到文物的三维模型。



生成的三维模型

首先，在设备上需要有一台电脑、相机、处理软件。 相机要求不高，一般相机即可，但对电脑性能要求较高，配置为：8G以上内存、i5以上CPU、固态硬盘、64位操作系统。然后在电脑中装入三维影像重建软件。现在比较常用的是Agisoft Photoscan。（ Agisoft Photoscan软件基于多视角影像三维重建技术原理，是一款能够将平面影像进行重建，生成高质量的三维点云模型、三维真实模型、高分辨率真实坐标的正射影像图、数字高程模型等的三维模型制作软件）



Agisoft Photoscan工作界面

其次，将拍摄对象放置在拍摄架上，尽量在拍摄架下铺上拍摄反光板，避免拍摄对象正面和底部拍摄光线反差过大，然后进行围绕拍摄。有条件的可进行悬挂拍摄。一件器物照片数量20张即可，如果器物较大需要多拍摄。



陶片的拍摄



动物头骨的悬挂拍摄

最后将拍摄照片导入到Agisoft Photoscan软件，软件根据计算机视觉原理，对获取的全部数字影像进行相互匹配，生成被拍摄物体的表面三维点云，加载影像信息后得到真实的三维模型，实现被拍摄物体三维模型重建。

生成模型（绿色位置即照片位置）



青铜器的三维重建

注重尺寸的话，文物拍摄应需建立控制点。



控制点的设置



控制点的设置

过程简单，但需要依赖于大量的实践，尤其在相片拍摄上，保证相邻照片较大相似度，如果照片反差、亮度不理想，可通过PS等软件进行调整。

注：图片主要来源于中国社科院考古所刘建国：《考古现场三维重建与研究》

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