西北大学科学家再添考古神器!运用新技术给文物画像

西北大学科学家再添考古神器!运用新技术给文物画像

两只灵活的“手臂”,两只敏锐的“眼睛”,快速拍下文物的影像并建模,对珍贵文物进行画像并留存,把原本需要半天才能完成的工作缩短到10分钟,这个“能干”的机器人就是西北大学科学家们研发的文物外观快速采集建模装置。

机器人用于文物外观采集

6月29日,华商报记者来到西北大学文化遗产数字化国家地方联合工程研究中心,见到了这个机器人。它的学名是文物外观快速采集建模装置,是西北大学的科学家利用机器视觉与机械臂等技术,花费一年时间研发而成的。

记者眼前的文物外观快速采集建模装置,底座是一个圆盘,圆盘两侧分别有两个机械臂,机械臂顶端各有一台相机。圆盘上,放置着一个“兵马俑模特”,随着机器人启动运行,机械臂摆动,相机实时拍照采集信息,电脑终端很快就构建起栩栩如生的兵马俑形象。

西北大学青年教师许阳是这个装置的研发者之一,他向华商报记者介绍说:“机械臂最主要的作用是替代人工进行数据采集。我们使用的机械臂长度达到1.5米,能使文物的数字化采集具备自动化和人工干预少的显著优势。”

西北大学科学家再添考古神器!运用新技术给文物画像

大大缩短文物数据采集时间

据许阳老师介绍,这款机器人的“眼睛”由结构光三维扫描仪与高分辨率彩色相机构成,名为文物外观数据采集模块。它的机械臂则类似于躯体,大直径旋转平台形同双脚。采集过程中,承载了文物外观数据采集模块的机械臂,布置在旋转平台两侧,通过各自环绕文物旋转180度,实现文物外观数据的完整采集。

“这种数字化采集方式显著提升了采集效率。以一尊兵马俑为例,如果用人工方式测量、拍照,可能需要半天时间。用我们研发的文物外观快速采集建模装置,按一个自动扫描键,耗时约5分钟就能自动完成整个扫描步骤,再通过按一个自动处理按钮,计算出文物表面的三维数据。全程10分钟不到,实现了文物形状与纹理数据的自动采集与合成。”许阳说到。

此外,测量精度的提高也是该项技术的显著优势,“我们的采样密度非常高,点云的点距最小可达0.1毫米。纹理信息的采集分辨率会更高一些,能做到0.05毫米。最终生成一个带有纹理图像的文物三维模型。在虚拟环境中,我们可以对它开展虚拟修复。”

西北大学科学家再添考古神器!运用新技术给文物画像

新技术将逐步在中国国家博物馆等机构投入使用

西北大学文化遗产数字化国家地方联合工程研究中心主任耿国华教授介绍说,相比人工手持扫描,机器人采集方式避免了对文物造成干扰甚至损伤,而且大大提升了采集速度。目前,这种数字化采集方式将逐步在中国国家博物馆等机构投入使用。“这将显著提高我们馆藏文物数字化的效率。我们正在研发不同的系列,比如针对小尺寸或大尺寸文物的不同采集设备,实现更高效的采集建模。”

“这已经是我们研发的第三代产品了。”周明全教授介绍到,团队成员将继续努力,研发第四、第五代产品,争取彻底解决文物数字化问题。

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华商报记者 毛蜜娜 摄影 强军

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