三维扫描三维建模在数字博物馆中的应用

中国历史悠久，地大物博，五千年的历史产生了大量的历史文化遗产，这些文物种类丰富，数量巨大，是我们中华民族宝贵的精神财富。
将这些文物慎重保存，精细保护，广泛传播，使我们的子孙后代都能享受到这种文化福泽，感受魅力是我们的责任，对于弘扬传统文化，增强国家的文化竞争力同样意义重大。
而博物馆作为文物展示的窗口，应以研究、教育、欣赏为目的，征集、保护、研究、传播和展示文物，是一个国家和地区社会进步与人类文明发展程度的重要标志。

随着信息技术、移动互联技术的迅速发展以及智能终端的日益普及，数字化、网络化、虚拟化、移动化的信息时代正悄然改变着人们的生活和学习方式。在此背景下，构建三维数字化博物馆对提升博物馆的社会影响力，延伸博物馆社会教育服务功能具有重要的实际意义。
三维扫描技术的加入，为文物三维数字化、三维数字化博物馆的建设提供了可靠的技术基础，三维扫描是目前还原物品、场景的理想方式，具有测量速度快、精度高等优点，其逼真程度和精细程度均很高。下文中，沪敖将就馆藏文物的数字化建模以及博物馆的建模来介绍我们的作业流程。
馆藏文物三维数字化

沪敖之前进行三维数字化的馆藏文物包括了各种陶器、瓷器、青铜器、玉器等，我们利用三维数字化技术，将文物的形体、纹理等信息以三维扫描的方式记录下来并进行存储，以达到文物永久保存、保护、使用等目的。
流程
文物表面纹理往往较为复杂，其曲面的精确获取具有一定难度，如何快速准确获取文物的三维模型成为文物数字化过程中的关键。
沪敖使用相应的激光三维扫描设备获取文物表面的三维点云数据，之后对三维点云模型优化处理。具体流程如下：
1、通过合适的三维扫描设备获取物体三维模型。

2、优化三维模型。使模型完整，布线合理。
3、将优化后的模型进行UV划分，并得到UV位图。
4、处理模型贴图。
5、将贴图赋予模型，进行渲染。
我们基于三维扫描进行文物的数字化建模，其核心是快速准确获取模型，通过对文物进行三维扫描采集文物表面的三维数据信息，再利用专业三维软件进行模型优化，结合3D max、SP等软件进行模型的纹理映射，创建文物的材质信息。
这种方法能完整的保存文物的三维模型信息，亦对文物破损后的修复具有重要的参考价值。同时，这种方式创建的文物模型可以用来构建三维场景，以创建数字博物馆，最终实现虚拟漫游。

三维数字化博物馆

博物馆作为藏品文物的“栖身之地”，场馆本身可能就是建筑瑰宝。
而三维数字化博物馆是数字博物馆的一种崭新形式，我们将建好的文物模型放置在虚拟的数字博物馆中展示，能够让参观者有更自然的体验。
三维数字化博物馆的首要任务就是创建三维场景，将现实场景’搬"到计算机中，使得参观者在虚拟展示的环境中，自然而又逼真的体验到虚拟世界带来的真切感受。
三维扫描的方式，能1:1获取真实场景数据，从而创建更真实的数字化场景。
沪敖对大空间三维扫描建模流程大致如下：
1、现场勘查：明确项目环境、项目目的，了解作业现场情况，为项目方案的制定及工作量评估收集资料。
2、三维扫描：对现场进行数据采集（包括设备架设，站点转换，参数设置等操作）。
3、对点云的数据处理：
测量设备所获得的点云数据量庞大，常常伴随有很多的非连接项、体外孤点，噪声点等，多次扫描的点云位置错乱，因此，在面面构建之前，对所获得的大量点云进行相关数据的处理，去除掉干扰性点云，得到更为准确适用的点云，有利于后期对模型的构建。
①多视点云的对齐
②噪点去除
③点云数据的精简
④点云数据的补缺
4、现场拍摄：现场拍摄建筑等对象高清照片，获取真实色彩信息，以便最终模型更加逼真。
5、模型建立：三维点云模型具备建模所需的所有尺寸信息及相对空间位置。点云模型精度高，数据格式多样化，是“逆向”建立目标模型的最佳基础数据。
6、贴图：将之前实地拍照所得的照片进行处理，并赋予模型。

展望
随者科技的发展，文物数字化的技术也在不断地走向成熟。
博物馆作为科普教育基地的重要组成部分，承载着宣传科学文化知识、提高全民文化素养的责任和使命。而数字化博物馆的出现，使得受众能够在虚拟的现实世界体验到接近传统博物馆内的场景。和传统的博物馆相比，数字化博物馆具有很多的优点，例如：
(1 ) 保护文物，使文物展示不受自然条件的损坏。
(2)数字化文物的表现手法多样化
(3)将博物馆的职能延伸到网络上，打破时间和空间的限制，为世界各地的观众提供展示和互动服务，开启了博物馆网络虚拟展示的全新模式。

中国幅员辽阔，文物众多，博物馆林立，因而创建真正的三维文物模型，并建设有实际应用价值的三维数字化博物馆，让科技助力知识传播，让知识传播承载博物馆的社会教育服务功能，是博物馆数字化建设适应信息时代发展的必然趋势。

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