基于三维激光扫描技术的古文物修复研究

余培永 杨松勇 江西理工大学建筑与测绘工程学院

基于三维激光扫描技术的古文物修复研究

余培永 杨松勇 江西理工大学建筑与测绘工程学院

本文基于三维激光扫描技术，对古文物——以龟角尾为例进行修复工作。在制定完整、详细、可操作的工艺流程基础上，具体开展了从获取点云数据、点云数据去噪配准、点云数据精简、建立三维模型、三维模型修复等方面的系列技术研究。本文的研究与工作，为进一步修复古文物提供了实例方法。

三维激光扫描技术 古文物 龟角尾 点云数据 修复

三维激光扫描技术是近年来发展起来的一项高新技术，可全天候、快速、直接、高精度的采集大范围区域的三维信息。三维激光扫描技术已广泛的应用于诸多领域。近年来，三维激光扫描技术在古文物数字化保护中的应用备受关注，国内外许多学者已经开展了许多相关研究与工作。

三维激光扫描技术是近年来发展起来的一项高新技术，可全天候、快速、直接、高精度的采集大范围区域的三维信息。三维激光扫描技术已广泛的应用于诸多领域。近年来，三维激光扫描技术在古文物数字化保护中的应用备受关注，国内外许多学者已经开展了许多相关研究与工作。

1 研究意义与研究现状

现如今，三维激光扫描技术在古文物修复研究方面备受关注，世界上出现了许多学者对之很感兴趣，随之开展了许多相关课题与工作。

南博物院西汉“四神云气图”壁画综合保护研究项目，采用三维激光扫描技术，对壁画破坏现状进行了记录，局部记录分辨率达到0．5mm，采用Polyworks、3Dexplore、3Dmax等软件对所获数据进行了后期数据分析、壁画尺寸和局部破坏的高精度测量。

刘江涛等采用RIEGL LMS-Z420i三维激光扫描仪和高分辨率的尼康D100数码相机获取三星堆遗址的空间和纹理数据，建立三星堆遗址的数字化模型，实现了三星堆一号祭坑的三维重建，这对遗迹的恢复以及历史研究工作具有重大意义。

2 三维激光扫描技术在古文物修复中的优势

古文物修复测绘时，三维激光扫描技术具有传统测量所不具有独特优势：

①非接触性。不需要接触到物体即可确定物体的三维信息，由于有些古文物处在的地理位置比较危险，这一特点保证了测绘人员的人身安全并且减小了测绘时的二次破坏。

②快速。获取数据的速度较传统测量有着明显的加快。

③详细。获取的数据量更大，能够更详细的描绘古文物的细节信息。

④全天候。主动发射激光信号，不受外界因素影响，能够全天候工作。

⑤对测绘人员要求低。测绘人员操作更加简单方便，数据处理更加快速，测绘速度也更快。

3 修复工作的实施

3.1 具体实施

围绕修复龟角尾具体如何修复展开论述。主要可以分为以下几个步骤：

①实地踏勘制定测绘方案。扫描作业之前，现场踏勘选好站点位置。

②在选定好的测站点进行作业，获取点云数据。

③在数据处理之前运用扫描仪配套的geomagic studio 2013进行预处理，将一些冗余的点云数据去除、平滑、去噪。

④运用geomagic studio 2013进行配准，将3站扫描的点数据进行点云匹配、拼接

⑤利用geomagic studio 2013中的网格医生、简化多边形、填补孔等功能对破损的模型进行修补，将破损部位还原，得到逼真的三维模型。

⑥进行纹理贴图。

3.2 修复成果图

修复最终结果，恢复了物体的原貌，石壁上的文字清晰可见，得到了较好的恢复效果。

4 结论

研究结果表明，三维激光扫描技术在古文物修复方面使用效果非常好。三维激光扫描技术相比传统测绘技术有着无法比拟的优势，具有快速、精度高等特点。

[1]黄飒.三维激光扫描技术应用于古建筑测绘及其数据处理研究[D].河南理工大学,2012

[2]刘江涛,张爱武.三维数字化技术在三星堆遗址中的应用[J].首都师范大学学报（自然学版）,2007：68-71

[3]丁宁,王倩,陈明九.基于三维激光扫描技术的古建保护分析与展望[J].山东建筑大学学报,2010,25(3):274-276

[4]周立,李明,毛晨佳.三维激光扫描技术在古建筑修缮测绘中的应用[J].上海建设科技,2011(4):84-89

余培永（1994-），男，汉族，江西上饶人，硕士研究生，江西理工大学测绘与建筑工程学院，测绘工程。