数字化技术在博物馆文物保护工作中的思考

段玉琬

随着我国人们生活水平的不断提升，人们在精神文化方面需求越来越大，而博物馆里的文物蕴含丰富的知识文化内容，能够满足人们在精神文化方面的需求。在“互联网＋”的时代背景下，数字化技术给人们生产生活带来了许多的便利条件，对于博物馆建设和发展也是如此，文物保护是博物馆管理的重要工作之一，这主要是因为文物藏品具有稀缺性、独特性、不可再生性等特点。因此在博物馆文物保护工作中，可以有效运用数字化技术，可以在不直接接触文物的同时准确获得文物中的信息，避免对文物的伤害，可以充分发挥文物的价值，提高人们对文物及其保护的关注度。

一、博物馆文物数字化

随着我国博物馆的建设和发展，加强了对文物保护的重要性，也对文物保护者提出了更高的要求，如果文物保护者仍然采用单一的专业手段，无法达到良好的文物保护作用，因此文物数字化应运而生。文物数字化是利用数字化技术，对文物信息进行准确的记录，并对文物状态进行持续性的检测，在保护文物本体的同时，加强对文物价值的挖掘和创新传承。

文物数字化主要将计算机科学技术与其他学科专业知识技术相结合，在具体应用文物数字技能时，要求从业者不仅要掌握文物相关的专业知识，还应加强其他学科以及技术运用，例如计算机相关技术，包括三维建模、计算机图形处理等；颜色科学，包括色彩校准、文物色彩管理；人工智能，包括数据分析、数据处理以及虚拟重建；测绘技术，包括倾斜摄影技术、PPK 相机等等。

二、数字建模技术在博物馆文物保护中的具体应用

三维激光扫描数字建模技术主要是利用激光测距原理，通过三维激光扫描仪照射被测物体表面，获得物体的三维信息数据，并经过计算机软件处理，形成三维实体模型。三维激光扫描数字建模技术在文物保护、修复和复制中的应用具有重要作用。

（一）在器物描述中的应用

在文物保护过程中，第一步就要对器物进行描述，因此可以通过三维激光扫描技术获得器物的原始的精确尺寸数据。文物保护者在图像中可以获得器物形貌特征，具体包括器物的长度、器物的面积等，从而全方位的了解器物形貌特征。与传统的绘图技术相比，三维扫描技术不会对原器物进行破坏，而且还可以直接展示文物存在的病害，为文物的修复奠定了良好的基础。例如某博物馆在对北魏佛造像进行三维测绘时，主要采用的就是三维激光扫描技术，利用三维激光扫描仪获取北魏佛造像的三维数据，记录这件北魏石刻彩绘造像的精确的尺寸，同时直接记录其缺失的部分，通过三维激光扫描技术的运用，获得北魏石刻彩绘造像的相关信息数据，通过分析发现其表面彩绘保存较好、工艺精美，对于相关工作者来说，具有较高的研究价值。

（二）在文物复制方面的应用

在文物复制过程中，传统方式是对原器物进行翻模，这需要直接接触原器物，如果操作不当的话，会对原器物表面造成一定的损坏，尤其是一些比较脆弱的器物，可能会造成无法弥补的损失。因此可以运用三维激光扫描技术，对扫描后的文物建立文物数字模型，然后通过成型技术对原器物进行复制，以获得精度较高的复制品。由于在此过程中，不需要直接接触原器物，可以很大程度上保护原器物不被破坏，而且还使得文物复制的步骤更加的简化，提高了工作效率。例如某博物馆在对西周伯距鬲进行复制时，采用的三维激光扫描数字化建模方式，利用三维激光扫描技术获得这件文物的三维数据，然后根据三维数据，结合成型技术，使其直接立体成型，获得高精度模型，最后进行翻模浇铸，完成文物的复制。通过这种方式可以避免对原文物的破坏，可以有效达到文物保护与利用的目的。

（三）在文物虚拟修复试验中的作用

在博物馆文物保护工作中，对于缺损的文物，还需要进行有效的修复。为了保证文物修复的准确性，在文物修复试验过程中，可以利用三维处理软件进行模拟修复，预览修复以后文物的全貌，及时调整文物修复过程中存在的问题，这对提高文物修复水平具有重要作用，而且还可以避免在实际修复过程中对文物造成的二次破坏，一定程度上可以起到保护文物的作用。例如对于破碎瓷器的修复，可根据破碎瓷器的碎片建立三维模型，然后利用计算机技术将碎片拼接复原，使得破碎瓷器获得修复。此项技术目前还处于研究阶段，相关博物馆以及工作者可以在实践中进行有益尝试。例如某博物馆在修复南宋青白釉瓷器时，先利用激光扫描技术对每个破碎器物残片的断面进行扫描，通过数据处理，将每个残片的背景以及噪声去除掉，并找到误差最小的位置，实现破碎器物残片的模拟拼接。但是实际上，这种拼接方式只能得到近似的重合数据，但是对文物修复来说具有一定的借鉴意义。

三、数字建模技术在博物馆文物保护中技术应用难点

（一）环境布光及偏色校正

在博物馆文物保护中，运用三维激光扫描技术，许多色彩数据，是需要通过摄影技术来获取的，因此为了保证获得色彩数据的准确，必须保证扫描光线的一致性，具体应做好以下几个方面：一是科学、合理对扫描区域内进行布光，应保证光线的均匀性，避免出现反光的情况；二是扫描仪在扫描之前，需要校正白平衡，对器物进行多次扫描时，对于器物与扫描仪之间，要始终保持相同的相对位置，否则应进行校正。

（二）位置摆放及背景干扰

运用三维激光扫描技术时，要注意其工作范围，通常情况下，能够达到两米左右，如果在扫描时，要超出其工作范围，可以采用改变镜头的方式来解决。与此同时还应注意对器物的摆放，在实际工作中，器物和背景布太过贴合，激光照射的地方出现“黑洞”，无法接收到反射信号，这样就导致对器物周围相对位置计算的错误，进而造成扫描数据偏移的情况。针对上述问题，在扫描时为了防止背景的干扰，可以让器物呈悬空状态，与此同时为了保证计算的准确性，对于部分错误数据应及时的剔除。

（三）划分扫描区域

对于复杂文物，无法一次性获得全部数据，必须经过多次扫描，因此还需要为文物划分扫描区域，以逐个区域的进行扫描，对于相邻的两次扫描，还应合理设置重合扫描的部分，一般情况下，重合扫描部分应尽可能大些，然后利用软件对重合部分进行自动比对计算，可以加强计算的精确度，提升拼接效果。在具体的扫描区域划分过程中，应科学、合理的划分，保证有足够的数据量。

（四）定位和标记

一些盘、碗等器物的口沿过渡剧烈，在对其局部进行单词扫描时，由于扫描数据量较少，这样给器物的拼接造成了较大的不利影响。因此可以采用定位和标记的方式来解决这一问题。具体是在扫描之前，在过渡剧烈的部分设置一些标志物，这样可以起到缓和过渡剧烈曲面的作用，这样可以将标志物作为重合部分，然后进行器物的内外拼接。完成拼接后，可以利用软件删除标志物。

（五）数据拼接预处理

利用计算机技术来拼接扫描得到的点云数据，在此之前，先要对数据进行拼接预处理，这样可以进一步保证计算的精确性。首先为了防止背景和噪声的干扰，还需要将这部分的数据扣除，其次还应修整每个数据边缘，一方面要将毛刺去除，另一方面还应去除采集误差。在对数据拼接预处理过程中，需要注意的是必须要对所有的待拼接数据进行预处理，并且尽可能地保证有效数据，完成之后才能进行拼接操作。

（六）扫描表面光滑或者透明器物

对于部分表面光滑或者透明器物，例如瓷器、玉器等，在扫描时，也经常发生信息数据丢失的情况，这主要是因为扫描仪的激光照射到器物表面时，器物表面会发生反射的情况，对信息数据的获取会产生不利影响。因此在扫描光滑或透明器物时，可以将一些粉状物涂抹在文物上，但是需要注意的是必须是对文物没有任何危害的粉状物。

（七）扫描缺失的问题

在对文物扫描过程中，还经常发生缺失的问题，分析其具体原因主要是扫描遗漏造成的。为了保证原数据的真实性，还可以通过重新扫描来获得。但是对于复杂结构文物表面，其表面的纹饰有凸起的地方，这样激光直接照射，也无法获得信息数据，对此还应根据实际情况，采取相应的解决方式。

四、总结

在新时代下，博物馆文物保护工作的开展，还需要加强对数字化技术，实现文物保护修复数字化，提高文物保护工作的效率。与其他三维测绘技术相比，三维激光扫描数字建模技术具有诸多的优势，包括直观性、便捷性以及高效性等等，借助三维激光扫描技术进行修复和制作，可以在不直接接触文物的同时，准确获得文物中的信息，避免对文物的损坏。但是目前我国三维激光扫描数字建模技术在博物馆文物保护过程中还存在许多的难点以及局限性，笔者认为未来还应不断加强三维激光扫描数字建模技术在博物馆文物保护过程中的有效应用。