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激光掃描技術已廣泛運用于文物保護
2019-04-18 09:09:00 來源:南方網 作者:全媒體記者 彭奕菲2019-04-18 來源:南方網 作者:全媒體記者 彭奕菲

  當地時間4月15日,巴黎圣母院突發大火。人們在痛心疾首的同時,也在尋找如何修復巴黎圣母院的方式。比如美國藝術歷史學家安德魯·塔隆在2015年用激光掃描記錄的巴黎圣母院。這一次掃描點囊括大教堂內外50多個地點、對細節進行多次掃描、收集了超10億個數據點的激光掃描,將巴黎圣母院的全貌精確地記錄了下來。

  事實上,激光掃描技術已被多次運用到全球各地的文物保護工作中。記者專訪了負責過廣東省博物館、成都武侯祠博物館等多個文化保護數字化項目的中德人工智能研究院高級研究員劉凡(化名),來科普一下什么是激光掃描技術。

  激光掃描儀主要由顏色相機和激光攝像頭組成。將掃描儀放置到一個點位,就可以通過計算激光發射后打到障礙物返回所需的時間,從而測算空間的距離。

  “其實這是一個很簡單的原理,用到的公式就是速度×時間/2。”劉凡打了個比方,如果光的速度是30萬千米每秒,如果光打到墻上再回來花了1秒,那從測量點位到那堵墻的距離就是30萬千米/2=15萬千米。

  激光掃描成像有3個步驟:掃描、拍攝、后期。建模的第一步是要收集數據。當激光掃描儀運作時,我們能看到攝像頭一直在那兒轉,其實就是在四處掃描,計算空間距離。掃描過后,會得到很多點云,他們代表了每一束激光到達的距離。

  掃完一次,你以為就結束了?不,還得換個點位再掃。“像你在不同位置看同一個物體,你所獲得的視界會不一樣。”劉凡解釋道,這是為了讓模型能夠“活”起來。

  激光掃描儀掃出來的圖像雖然有顏色,但顏色精度不高,“看起來就像馬賽克”。如果要做一個精度高、又漂亮的三維模型,除了激光掃描儀以外,還要用單反相機來拍攝記錄建筑,獲得物體的原始顏色信息。

  最后是后期處理。將獲得的數據放到計算機中進行數據建模,就能得出用點云拼出來的空間三維模型。在三維模型出來后,工作人員會根據拍攝的照片,將原始顏色信息添加到模型中。這一步稱作“貼圖”。

  在各種后期處理完成后,真實世界中的物體就完成了數字化的過程,保留這一刻的永恒。

  全媒體記者 彭奕菲

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