文物虚拟修复技术及其应用_8641

2026-08-02 18:51:53

　　文物虚拟修复技术及其应用 北京师范大学信息科学与技术学院周明全、 税午阳 文物种类多样， 按照空间维数可以分为二维平面文物的和三维复杂曲面文物， 前者包括古文献、 古字画、 壁画、 刺PG电子官网绣等， 后者包括铜器、 瓷器、 陶器、 木器等。 自 2006 年以来， 北京师范大学教育部虚拟现实应用工程研究中心与故宫博物院开展合作研究， 将计算机技术应用于破碎青铜器文物和缺损字画的数字化修复。 1 ． 青铜器文物修复 青铜器是由青铜（红铜和锡的合金） 制成的各种器具， 青铜器及其纹饰是陶范制作且一器一范， 每件青铜器都具有极高的文化价值和历史价值。 然而由于埋...

　　文物虚拟修复技术及其应用 北京师范大学信息科学与技术学院周明全、 税午阳 文物种类多样， 按照空间维数可以分为二维平面文物的和三维复杂曲面文物， 前者包括古文献、 古字画、 壁画、 刺绣等， 后者包括铜器、 瓷器、 陶器、 木器等。 自 2006 年以来， 北京师范大学教育部虚拟现实应用工程研究中心与故宫博物院开展合作研究， 将计算机技术应用于破碎青铜器文物和缺损字画的数字化修复。 1 ． 青铜器文物修复 青铜器是由青铜（红铜和锡的合金） 制成的各种器具， 青铜器及其纹饰是陶范制作且一器一范， 每件青铜器都具有极高的文化价值和历史价值。 然而由于埋藏在地下的青铜器文物在潮湿的环境中会遭到腐蚀， 在土壤压力的作用下会变形或者破碎为多个碎片， 因此亟待研究破碎青铜器的修复问题。 我们利用计算机技术开展青铜器文物数字化及其虚拟修复的研究， 为青铜器文物的保护提供新途径， 文物工作者可以依据计算机提供的修复策略， 完成文物的实物修复， 加快文物修复速度， 避免对文物造成二次损伤。 破碎青铜器文物的修复包括数据采集、 模型预处理、 碎片形变恢复， 碎片匹配、 碎片拼接等步骤： （1） 青铜器及其碎片数字化。 通过激光扫描仪从不同角度采集青铜器文物的深度图像， 由于采集的深度图像位于不同的局部坐标系下， 因此通过寻找不同深度图像重叠区域的对应关系， 实现在深度图像重叠区域距离最小的约束下， 将不同坐标系中的深度图像变换到统一的全局坐标系， 实现多视数据建模。我们通过将深度图像的两两配准结果作为多个深度图像全局配准的约束， 实现多视数据配准建模， 进一步引入非刚性配准算法消除配准误差， 提高模型细节建模的精度， 青铜器文物数字化结果如图1所示。 （a） 不同角度采集的深度图像 （c） 建模结果 图 1 青铜器文物数字化 （2） 模型预处理。 通过激光扫描仪建模得到的青铜器数字模型常伴随噪声， 因此需要进行数据的平滑、 去噪等预处理。 针对数字化建模过程中存在的大尺寸孔洞修补问题， 采用模板配准技术， 根据已有标准的青铜器文物数字模型， 实现待修复模型孔洞的修补。 （3） 碎片形变恢复。 由于青铜器破损时可能发生形变， 需要根据不同情况进行形变恢复， 为碎片的匹配拼接奠定基础。 针对轻微形变， 基于光滑区域曲率连续的原理， 引入隐式曲面函数进行修复。 针