【光學案例】考古文物的數(shù)字孿生模型如何獲取？

在考古環(huán)境中，三維掃描技術(shù)應用廣泛，如存檔、保存、復制和分享（包括實體和虛擬形式）。

文中，通過真實的掃描案例，您將了解到三維光學解決方案如何幫助呈現(xiàn)精確細節(jié)、顯示文物顏色和紋理的掃描網(wǎng)格。

三維掃描技術(shù)在考古環(huán)境中應用廣泛，如存檔、保存、復制和分享（包括實體和虛擬形式）。在所有這些領(lǐng)域中，光學三維掃描解決方案能夠呈現(xiàn)出人眼無法直接觀察到的細節(jié)。通過以下步驟，看看通過添加色彩和紋理，網(wǎng)格能夠變得多么精細。

高精度掃描數(shù)據(jù)是所有考古項目的基礎(chǔ)。無論是小物件如石頭，還是大型部件如大象的下顎骨，都能通過掃描數(shù)據(jù)創(chuàng)建出真實的網(wǎng)格模型。此外，利用軟件中的掃描數(shù)據(jù)，還可以實現(xiàn)多個部件的數(shù)字組裝。

為了直觀地展示在考古學中生成彩色和紋理網(wǎng)格的過程，我們掃描了一個猛犸象的小雕像。

步驟1、攝影測量

準備工作是攝影測量的關(guān)鍵。在本例中，我們使用了一個燈箱，以確保良好的照明條件，避免環(huán)境干擾。為了操作便捷，我們將物體放在旋轉(zhuǎn)臺上，以便從各個角度快速、直觀地拍攝照片。為了獲得精準且穩(wěn)定的攝影測量結(jié)果，并在后續(xù)過程中自動將拍攝的照片映射到網(wǎng)格模型上，我們使用了比例尺和編碼參考標記。所有的準備工作確保了照片色彩逼真，沒有任何鏡頭失真。

▲圖1：使用數(shù)碼單反相機進行攝影測量

▲圖2：帶有燈箱、比例尺和旋轉(zhuǎn)臺的攝影測量裝置

步驟2、掃描原件

攝影測量成功完成后，需要對物體進行掃描。這里使用的是 GOM Scan 1。它能收集高細節(jié)數(shù)據(jù)，并且其多樣化的測量體積設置使得它能夠應對不同尺寸的部件掃描需求。此外，GOM Scan 1輕巧緊湊的設計也使其非常適合在移動場景中使用。。

此外，我們還引入了旋轉(zhuǎn)臺，以實現(xiàn)半自動化操作，從而簡化了整個掃描流程。

在使用旋轉(zhuǎn)臺進行掃描前，需要預先設定好旋轉(zhuǎn)步驟（這里我們設定了 8 個步驟）。您還可以選擇啟用檢測軟件ZEISS INSPECT中的工作流程助手，它可以指導您完成整個掃描過程。

掃描完成后，接下來是對掃描數(shù)據(jù)進行多邊化處理。通過這一步驟，我們可以將掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為精確的網(wǎng)格模型，為后續(xù)的精細調(diào)整和優(yōu)化工作奠定基礎(chǔ)。

▲圖 3：掃描裝置

▲圖4：旋轉(zhuǎn)臺上的掃描過程

步驟3、在軟件中確定網(wǎng)格

現(xiàn)在，您只差一步就能獲得高細節(jié)、顯示物體的顏色和紋理的網(wǎng)格。在檢測軟件中，這一目標可以迅速實現(xiàn)。在攝影測量過程中拍攝的照片現(xiàn)在可以幫助實現(xiàn)掃描物品的逼真可視化。只需點擊幾下按鈕，就能將收集到的視覺信息傳輸?shù)杰浖械幕A(chǔ)網(wǎng)格中。您將獲得一個盡可能忠實于原物的數(shù)字孿生部件。