文物如何“玩”出新花样

不可移动文物是世界文化遗产的重要组成部分，记录了人类的生活轨迹，反映了人类的既往生活，既是联系历史与现实的桥梁，也是展示历史的载体。可见，不可移动文物是对人类历史与文化的传承。不可移动文物代表着历史与文化，不仅是人类文明的重要象征，而且是中国特色的突出表现，所以大众有责任保护不可移动文物。根据不可移动文物的历史特征，运用影像数字化采集技术采集不可移动文物的信息更有利于大众了解不可移动文物的现状，从而制定更有效的保护策略，从根源上提升不可移动文物保护的有效性。

不可移动文物主要是指古代文化遗址、古建筑等，其内容广泛，弥补了历史和文字记录的不足。相较于可移动文物，不可移动文物具有历史直观性，凡是被列为一级文化遗产的建筑物或遗址通常都受到政府的保护，未经批准不能擅自改动。然而，传统的不可移动文物管理机制有待改善，无法保障不可移动文物的实际保护效果。这就需要采用有效的文物影像数字化采集技术，在分析不可移动文物保护现状的基础上对其数字化信息采集展开研究，并总结有效策略，为有效采集不可移动文物信息提供有力的支持，促使不可移动文物的影响力得到持续提高。

不可移动文物影像数字化采集技术的理论支撑

不可移动文物

不可移动文物顾名思义就是在一般情况下不能迁移的文物。不可移动文物既指其自身不能被移动，也指其与周围环境形成了一种相融共生、无法分割的文化特征。不可移动文物作为历史和文化遗产的重要组成部分，包括古墓葬、古建筑、近现代重要史迹等。不可移动文物在我国的文化资产中占据重要地位，加强不可移动文物影像数字化采集和保护工作尤为必要，对促进我国文化事业可持续发展意义重大。

相关数字技术分析

数字技术伴随电子计算机出现，能将图片、文本、声音、图像转化成电脑可识别的数字代码。纵观数字技术的发展历程，虽有多种技术思路，但时间和空间上的双向协作始终是数字技术发展的主流。从宏观上讲，数字技术经历了由点状到线状的发展过程。随着数字技术的发展，模拟技术的应用价值不断凸显出来。虚拟技术的出现增强了模拟技术在实际运用中的协同性和系统性，近几年，虚拟样机等领域取得了重大进展。

数字技术在文物保护方面的运用主要涉及计算机技术、图像数字技术、三维虚拟技术等，从宏观、微观、立体三个角度对文物进行全方位记录，并对其历史文化进行传承。同时还会运用到综合应用传感技术、海量数据处理技术、移动互联网技术等，以数字应用信息系统为基础，对管理方式进行创新，加强文物保护措施，推动文物保护信息化管理。此外，还可将各种信息技术与先进的管理理念相结合，从管理、保护、研究等角度构建博物馆文物数字保护管理系统，大力推动文化遗产数字化保护工作可持续发展。

不可移动文物影像数字化采集技术分析

三维激光扫描技术

在进行不可移动文物影像数字化采集时，运用三维激光扫描技术对其进行非接触式测量，不仅可以节约人力、物力，保障施工人员的人身安全，还可以减少对文物的破坏。同时，对不可移动文物展开全范围三维激光扫描，可以在最大程度上获得与不可移动文物有关的各种结构数据，拓展不可移动文物的发展空间。在后期修缮相关不可移动文物时，能利用现代化技术采集的详细三维数据，并将修缮前、修缮后的数据进行记录和保存。采用扫描点云建模方法，可以准确记录不可移动文物的破损、裂纹、凹陷等细节信息，将各时间段内的数据进行对比分析，呈现建筑物的损坏状态，并对其进行全过程追踪，以便于对现场条件进行分析，对应急方案进行模拟。

除此之外，可以对数据中的控制点进行分析，并进行配准、降噪、叠加、关联、比对和标注等，利用BIM技术对已建成的建筑物进行复原，建立古建筑修缮数据库。当然，也可以将生成的3D图像模型和BIM模型进行拟合，生成基于真实场景的逼真的数字BIM模型，更加直观地理解不可移动文物的主体信息。随时对不可移动文物的各种信息加以收集，检索高价值数据，为后期有效维护和利用不可移动文物提供支持，并保障每一次修缮工作都能顺利进行，自动统计各种数据。

BIM数字化模型技术

BIM数字化模型技术不只在建筑工程领域起着巨大作用，在不可移动文物影像数字化采集方面也有一定的应用价值。通过这种先进的技术能得到更多可视化的工具，整合不可移动文物的各种信息和资源，在对不可移动相关建筑的采集过程中实现资源共享和多元化信息传递，便于相关技术人员更好地制订有效的管理方案。除此之外，相关团队在后期整理不可移动文物的过程中，还可以有效应用所收集到的数字化资源，提高不可移动文物影像数字化采集和应用的效率，并进一步控制成本，避免在后期应用方面产生较大费用。

在传统不可移动文物的保护过程中，不可移动文物资料主要以文字、图片等形式保存。然而，这种归档方法的数据处理任务繁重，信息检测过程较为复杂。而BIM技术信息模型可以通过三维数字技术对相关古建筑中的不同构件数据进行有效整合，形成专业古建筑构件数据库，并能对虚拟古建筑三维数字化信息进行采集和模拟，为相关不可移动文物影像数字化采集提供便利，避免影响后期数字资产的应用效果。在不可移动文物影像数字化采集技术的支持下，建立完整的不可移动文物模型及数字档案，对其现状进行准确记录。在此基础上，围绕具体的不可移动文物修缮要求和目标，根据实际情况对不可移动文物影像数字化采集涉及的图纸数据进行综合管理和专业的BIM模型分析。在相关模型生成后，通过模拟技术和模拟设备，进一步分析不可移动文物修缮方案的各个环节是否合理，并对极有可能出现的风险加以预测，完成修缮方案的有效优化，找到更加高效的数据采集和整理策略。与此同时，利用BIM建模技术，实现对建筑物各部位的虚拟漫游，即可切实实现不可移动文物的网格化管理。

全景影像技术

在应用VR全景技术的过程中，通过VR技术以及全景采集设备，可以全面观察不可移动文物，并对相关图像进行记录和整合，用专业播放设备展示所采集到的不可移动文物的相关内容和高价值资料。观众可以随意拖拽鼠标，将画面中的任意角落尽收眼底，身临其境地观赏不可移动文物。同时，不可移动文物影像数字化采集技术还可以利用图像获取方法，建立一个基于图像的3D模型，并与人工智能进行自动比对分析，使用者也可以将录音材料、图纸材料、视频材料和文本材料等信息整合输入照片中。传统照相机受到摄影角度的限制，不能精确地描述摄影对象的位置，也无法记录更多的数据信息，不利于数据信息的流通。然而，如果应用VR全景采集器，就可以针对不可移动文物的细节收集相关数据，记录有关图像，通过控制数字化平台的加载时间以及各种文本资料，有效整合多种数据，并及时关注拍摄中出现的问题，实时作出调整，这样就可以形成全景影像，对不可移动文物影像数字化采集技术的临场信息进行有效的拍摄和展示。

延时摄影技术

在不可移动文物影像数字化采集技术中，延时摄影技术是一种在低速度下拍摄图像并以正常速度或高速度回放图像的技术。在运用延时摄影技术时，物体由慢变快的过程在很短的时间内展现出来，给人以区别于视觉效果的奇妙体验。同时，延时摄影技术也可以看作高速照相的反面。延时摄影是拍摄自然风光、天文现象、都市生活、建筑施工及生物演化等主题的常用拍摄手段。如今，除了照相机之外，还有手机、行车记录仪等拍摄工具。延时摄影技术具有操作简便、不需要外部电源以及记录文件在当地存储、信息不会泄露等优点，其单机拍摄角度可达112度，覆盖面极大，画面清晰度较高。延时摄影技术是一种通过定时和不间断地记录来缓慢重现场景变化过程的方法，把多张静态照片连在一起，从而获得一段动态视频。

常规影像记录拍摄技术

照片和视频可以对修缮工艺、工序、方法和效果等相关影像资料进行长时间保存，并把修缮前、中、后的效果直观地记录下来。通过对重点部位修缮的全程视频记录，可以有效保留操作痕迹，实现整个过程的信息追溯。此外，延时摄影技术还可以从多个角度对修复过程进行记录，确保信息采集覆盖面的“全”和“广”，采用回转式方式获取修复过程中所需的影像资料，能够切实增强不可移动文物影像数字采集和保护的效果。

不可移动文物影像数字化采集技术应用思考

不可移动文物影像数字化采集技术应用现状

由于数据生成技术的限制，当前不可移动文物影像数字化采集技术在应用过程中仍面临诸多问题，其中最突出的有建造费用过高、制作时间过长、数据标准过于繁杂等，急需通过关键技术的突破来有效解决。

影像数字化采集技术已被广泛应用于机器人导航、影视娱乐、虚拟现实等领域。其利用多个视角的影像，采用特征探测、匹配和摄像机校准等手段，实现了摄像机和场景相互关系的3D重建。同时，与当前在文物数字化制作中占据主导地位的以结构光和激光扫描为基础的数据生成方式相比，以影像为基础的三维重构技术因数据采集方便灵活、硬件成本低廉、自动化程度高等优点早已在文物的三维数字化领域得到应用并形成了一定规模。然而，因为这项技术的专业门槛较高，算法难度较大，所以这项技术在我国还没有产生相应软件，市面上的主流软件多为Autodesk123D、SmartAcute3D和PhotoScan等。

不可移动文物影像数字化采集技术应用实践

不可移动文物影像数字化采集技术应用实践过程中有如下算法：基于特征提取和匹配的摄像机自标定算法、围绕特征扩散和深度融合的密集重构算法，以及基于泊松算法的点云网络构建和纹理一致性算法。

1.不可移动文物影像数字化采集技术相机标定，多视点摄像机的自校准是根据图像中的景物名称或目标名称的相同特征点计算出摄像机与该景物之间的相对位置关系，并建立相应的图像模型。

2.密集点云的重构，是基于摄像机定标得到的图像模型，采用多视图特征点匹配结合漫射、滤波等方法，实现密集点云在场景上的重构。

3.网与自动纹理映射，是基于点云数据，建立不可移动文物场景的网格化曲面，结合遮挡分析，自动进行纹理映射。

在实际情况中，利用基于影像的3D数字化软件，将影像数字化采集技术应用于不可移动文物信息的采集过程中，其优点如下：一是模型应用对象范围很广。利用该方法，可以对具有丰富纹理和相对简单结构的文物进行高精度、快速的三维建模。二是成本低。与目前国内广泛应用的激光扫描技术相比，3D数字技术的成本可以降低1/5左右。三是不可移动文物影像数字化采集技术应用实践的质量较高。对文物进行3D建模，其几何精度可以达到0.2毫米，堪比一般的激光扫描仪。同时，纹理的精度与图片高度一致，在这一点上全自动纹理映射优于激光扫描，效果可与Autodesk123D、SmartAcute3D、PhotoScan等国外软件相媲美。

综上所述，在现代社会持续发展的背景下，不可移动文物的数字化发展是大势所趋。如何打破时间和空间的限制，充分发挥现有资源的优势，使其更加完整和逼真，是不可移动文物保护面临的重要课题。如今，在不可移动文物影像数字化采集技术的运用过程中还存在一些缺陷，在文物保护数字化工作中，不能一味求“新”，应在保护文物原貌的基础上，对其进行选择性利用。对此还需有针对性地开展新技术的研究，并在特定条件下进行试验，从而切实提升不可移动文物影像数字化采集技术的应用效果，全面提高不可移动文物保护的实际水平。