文物数字化保护与展示工作成果介绍

编辑:cgsoft 发布时间:2012-11-21 访问次数:940

浙江大学网络与媒体实验室通过十余年的不断科研与实践,对文物领域有了较为深刻的理解,目前已经形成了面向文物数字化保护与展示的整体解决方案,针对文物领域的专业化需求在多项关键技术取得突破,并形成了自主知识产权的多套软硬件系统。

1.  文物数字化保护解决方案

文物的数字化保护工作包括了遗址发掘、现状调查、修复加固、保藏监测等多项内容,其中数字化技术在遗址考古发掘过程全方位信息记录、文物信息的高保真记录、遗址环境的在线监测等方面已经得到了广泛关注,并正在取得越来越普遍的应用。浙江大学针对遗址考古发掘现场信息记录、文物三维信息高精度记录、文物平面信息高精度记录、遗址环境无线传感监测等应用开发了独有的高精度、全方位信息采集技术,并形成了系列化的装置与系统。

1.1.遗址考古发掘过程全方位信息记录
 
根据国家文物局2009年版《田野考古工作规程》的相关规定,针对当前遗址考古发掘过程中存在的信息遗失及数字化辅助技术不足的突出问题,浙江大学通过集成应用虚拟现实、无线网络、多媒体信息智能处理等信息技术,自主研发了遗址考古发掘过程全方位信息保护记录设备,支持遗址地理位置、遗址等高线图、遗址场景照片、遗址场景气象、探方分布图、地层分布图、文物出土方位、文物出土过程、文物精细外观、文物材质、文物年代、文物结构等相关信息的全方位记录。

1.2.文物高精度三维重建

在文物的高精度三维重建方面,浙江大学开发完成了结构光三维扫描仪,可解决中小型可移动文物的全方位三维信息的高精度采集,专门面向文物信息采集的高精度结构光编码算法能得到比商业扫描仪更精细的扫描质量,并配备了高精度的纹理映射与融合软件。

在遗址考古发掘现场信息全方位保护记录方面,浙江大学开发完成了基于线激光和多相机的遗址现场三维扫描装置,可记录多角度时间连续的发掘现场彩色三维信息和视频数据,并支持灵活的交互重现。

1.3.文物高精度平面扫描

在文物高精度平面扫描方面,浙江大学开发完成了高精度书画扫描仪、超大幅面书画扫描仪和高精度壁画扫描仪。高精度书画扫描仪的扫描幅面可从A4至B0甚至更大的范围内任意定制,并可支持最高3000PPI的扫描分辨率和每通道14-bit的色彩深度。超大幅面书画扫描仪的幅面可以支持4米×8米乃至更大,扫描分辨率从100~1000PPI可调,每通道色彩深度14-bit。高精度壁画扫描仪可支持任意长度和6米高度以内壁画的一次性扫描,精度可达600PPI,每通道色彩深度14-bit。

1.4.遗址微气象环境监测

在遗址保护环境监测方面,浙江大学开发完成了无线传感监测设备,能够在线监测遗址环境的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等多项指标,采用2节5号电池供电可持续工作1年以上。并且还开发完成了无线数据汇聚装置、长距离无线传输装置、数据统计与展示系统等,可针对不同的遗址状况灵活配置。

2.  文物数字化展示解决方案
 
文物数字化展示作为实体展示的补充,近年来在各大博物馆的陈展形式中开始占据越来越重要的角色。虚拟现实和人机交互技术的不断进步也让博物馆展览的方法有了多样化的选择,其中大屏幕投影展示、立体展示、人机互动体验、网络博物馆等是目前文物数字化展示发展的主要方向。浙江大学充分发挥多年来在虚拟现实领域的经验,面向文物数字化展示需求,研制成功了系列化的展示与体验系统。

2.1.大屏幕立体投影展示系统

浙江大学开发的大屏幕立体投影展示系统采用多台普通投影机拼接投影的方式获得更大的投影面积和更高的分辨率,利用多台PC机同步绘制,可支持虚拟现实场景的实时真实感渲染、高清视频的播放,支持偏振光立体展示,并支持平面、柱面、球面乃至任意形状幕布表面上的投影拼接与融合。除成套的大屏幕投影展示系统外,还有自主研发的边缘融合器,支持1920×1080分辨率的输入,自动分解到多台投影机输出,可方便的与外部系统集成,实现大屏幕的高分辨率投影展示。

2.2.球幕展示系统

为了弥补常规显示设备只能给用户提供有限视角的不足,使用户完全沉浸到数字化的虚拟空间中,浙江大学利用虚拟现实、人机交互、人工智能、计算机网络等先进技术,构建了球幕展示系统,给用户提供全浸式的虚拟空间。

2.3.敦煌壁画共享资源库系统

在考古研究、艺术史研究、建筑史研究等诸多工作中,敦煌壁画及其相关的文献资料是重要的研究素材。浙江大学与敦煌研究院正在联合建设敦煌壁画共享资源库系统,一期将收录60个石窟的敦煌壁画完整高保真图像,及其相关的完整文献资料,并对壁画内容进行提取和文献关联,目前已经完成原型系统。

 

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