历史古建筑三维扫描模型重建

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    文物古迹的保护是一个综合工程，涉及法律、规划、宣传、科研、安全等多方面的工作。随着科技的进步，对文物古迹的保护也越来越多的利用现代科技手段。三维激光扫描技术作为一种高科技技术为我国文化遗产的保护工作提供了革命性的影响。为推进三维激光扫描技术在考古和文物保护领域逐步深入应用，从而提供实用、科学的解决方案，使得文物古迹得以真实、完整、长久 的保存。保存测量原始数据便于以后的利用、分析和毁损修复，同时对古迹进行三维建模，以便建立三维数字化展示平台，让游客不到其地也能身临其境感受真实场景，达到文物古迹的保护的目的。三维激光扫描技术在文物保护方向的多个项目中得到验证，已经成熟。

    古建筑数字化应用主要有以下方面：一是古建筑现状信息存档；二是建筑BIM建模；三是古建筑残损状况标注、统计；四是古建筑数字变形监测；五是虚拟展示应用。

通过三维激光扫描技术，可以快速重构整个建筑的全方位立体空间，完整描述建筑物的每一个关键要素，因此可以为古建筑保护与更新提供真实准确的三维模型。这种技术手段，让古建筑修复专家及设计师可以进行体验式设计审查、进行修复，能和现场古建筑实现快速匹配、混合叠加，直观展示“模型+设计”。古建筑修复专家及设计师可以对其项目进行高效的评估，协调和沟通，依据真三维模型来制定方案，不仅提高工作效率，而且修复计划的精细程度和表现效果大为提高。

    古建筑三维数字化的项目要求 1，实景三维数据采集； 2，建立实体三维模型，并加载高清纹理； 3，绘制平面、立面、剖面图； 4，网络共享； 4，精度<2mm。

  三维实体重建，包括基本几何创建、平面创建和纹理贴图三个部分。在完成基本几何体创建后，需要将体块转变为平面构件，将若干张高清晰数码照片纹理映射到模型上后，就可得到三维模型。

   通过三维扫描激光扫描技术不仅可以真实记录古建筑的状况，还可以将提取到的数字信息广泛服务于古建筑的保护、研究、管理、展示等，真正做到用新兴技术让古建‘活’起来。

   游客也可以通过虚拟现实技术参观古建筑。全景VR如同亲临现场，感受现场的庄严与空灵，足不出户，即可探索名寺古刹之美。

 

古建筑三维扫描逆向建模的项目实施过程分以下几个步骤

1、数据采集：

文物遗址属于不可再生资源，三维激光扫描技术采用激光测距原理，其非接触式采集方式，有效保护了文物古迹不受二次伤害，且快速、精准、完整的数据获取特点，大大提升了考古效率与考古质量。我们使用法如Focus 350P三维扫描仪来测量整个古建的点云数据，并用单反数据相机记录整个古建筑的高清晰纹理照片。

2、数据处理：

为得到完整又清晰的简化的三维数据，需要通过除噪、除冗、站点拼接等内业处理的方式进行数据的优化，得到被测古建的干净的三维点云数据。生成点云数据作为最基础的数据源，有单色，彩色，（常见格式：pts，ptx， las，e57等）数据大小几个G到上百G。简化数据的第一步是可以封装成三角网格的面片（常见格式：obj，stl等），抽稀压缩数十倍。

 

为了能是古建的模型数据能在网络平台展示，我们需要我们通过应用点云和面片来参考进一步建模，使用雕刻软件，逆向软件，建模软件来生成古建的进一步简化的白模（素模）（常见格式：stp，igs等），数据大小极为缩减，甚至可以到几十兆。

3、数据应用：

测量得到的点云或者简化过的模型数据，可生成平面的线画图、正射影像等，也可作为数据分析、变形监测时用作比对的数据依据。需要对白模进行纹理贴图，使用现场拍摄的高清照片作为素材，在进一步进行烘焙，渲染等操作生成精美的轻量化三维模型。

 

逆向还原古建筑的三维模型及二维图纸，数字化存档、数字博物馆,三维激光扫描，三维实体建模，高清影像贴图，数字化存档虚拟展示； 数云智联的三维激光扫描应用于古建筑修复测绘和数码相机结合对古建筑进行快速三维重建等，实现古建筑的数字化存档和展示，为研究中国古建筑研究和技术传承提供了重要资料，对发扬古建筑文化有重要意义。