考古文物和動物骨骼三維重建的探索(2014年創(chuàng)新課題)
發(fā)布時間:2015-03-24文章出處:中國考古網(wǎng)作者:張蕾
隨著考古學(xué)研究的不斷深入,全方位空間信息的采集和展示顯得越來越重要,而三維影像重建技術(shù)在其中發(fā)揮了重要作用。目前我們中國社會科學(xué)院考古研究所科技中心通過使用多視角影像三維重建技術(shù)進(jìn)行考古文物和動物骨骼標(biāo)本三維重建的探索。
多視角影像三維重建技術(shù)是以普通數(shù)字相機(jī)作為影像獲取工具,從不同角度圍繞被拍攝物體以最佳成像焦距拍攝多幅數(shù)字影像,然后使用多視角三維重建軟件根據(jù)計算機(jī)視覺原理,對獲取的全部數(shù)字影像進(jìn)行相互匹配,生成被拍攝物體的表面三維點(diǎn)云,加載影像信息后得到真實(shí)的三維模型,實(shí)現(xiàn)被拍攝物體三維模型重建的技術(shù)。與三維激光掃描儀比較,多視角影像三維重建技術(shù)獲取被拍攝對象特征點(diǎn)的數(shù)目較少,點(diǎn)云與照片紋理可以嚴(yán)格對應(yīng),能夠自動生成紋理,建模速度快、效果好,并且不需要專業(yè)的培訓(xùn),便于推廣。此外多視角影像三維重建技術(shù)不僅提高了數(shù)據(jù)采集和三維重建的靈活性和便捷性,而且能夠滿足文物考古工作中三維重建的精度要求,因此這項技術(shù)在考古中的應(yīng)用具有很好的發(fā)展前景。
為了便于對其進(jìn)行360°多視角的拍攝,首先是將拍攝對象用透明的魚線懸掛在拍攝架上,這樣可以一次性完成三維影像重建所需的全方位照片獲取,在后期三維建模的過程中能夠更好的減少拼合圖像運(yùn)算處理的錯誤,提高三維建模的速度。然后在拍攝架下鋪上拍攝反光板,避免拍攝對象正面和底部拍攝光線反差過大,以便減少后期照片的再處理。

銅鏡陶范拍攝現(xiàn)場


梅花鹿頭骨拍攝現(xiàn)場


拍攝獲得的一組照片
使用Agisoft Photoscan三維影像重建軟件進(jìn)行后期處理。Agisoft Photoscan軟件基于多視角影像三維重建技術(shù)原理,是一款能夠?qū)⑵矫嬗跋襁M(jìn)行重建,生成高質(zhì)量的三維點(diǎn)云模型、三維真實(shí)模型、高分辨率真實(shí)坐標(biāo)的正射影像圖、數(shù)字高程模型等的三維模型制作軟件。

Agisoft Photoscan軟件的設(shè)置和工作流程


Agisoft Photoscan軟件三維重建過程


Agisoft Photoscan軟件梅花鹿頭骨三維重建


導(dǎo)出紋理編輯、修改


梅花鹿頭骨三維影像


馬鹿左脛骨三維影像


臨淄齊故城銅鏡陶范三維影像


臨淄齊故城銅鏡陶范三維影像
基于數(shù)字?jǐn)z影測量基礎(chǔ)上的多視圖三維影像重建技術(shù)能夠進(jìn)行空中三角測量,也可以通過設(shè)定的控制點(diǎn)進(jìn)行測量,數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)全面。在繪制線圖方面既可以生產(chǎn)高分辨率真實(shí)坐標(biāo)的正射影像圖,也可以利用導(dǎo)出的三維模型圖,配合其他繪圖軟件進(jìn)行線圖的繪制。三維影像重建能夠真實(shí)再現(xiàn)文物和動物骨骼的原貌,進(jìn)行360°的觀察、研究、展示。隨著三維影像重建技術(shù)的不斷發(fā)展,它所提供的一些技術(shù)功能和科技成果必將在考古學(xué)研究中發(fā)揮越來越重要的作用。(作者:科技考古中心 張蕾 )
注:此文系本網(wǎng)首發(fā),如若轉(zhuǎn)載,請征得作者同意。
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