3D掃描儀各行業解決方案-文物保護篇

綜述
所有歷史文物和遺跡都是前人智慧的結晶，然而由於文物本身的脆弱性，隨著時間的流逝，都經受著不同程度的破壞和損害。如果對歷史文物進行有效的保護、修復、重建、研究以及傳播，是擺在所有文博工作者面前的現實問題。
文物保護技術也一直在與時俱進，涉及諸多物理、化學、材料等學科知識，很多高等院校開設有專門的學科進行人才的系統培養，而目前最受人關注的文物保護技術，無疑使三維數字化技術和3D列印技術。
 
　　早在2009年起，杭州先臨三維科技公司就開始與諸多博物館、私人藏家合作，接連掃描了諸多文物珍品，從高古玉到商周青銅，從秦漢石雕到盛唐陶瓷，從宋代雕塑到明清建築，時間跨度之長，文物材質之豐富，至今已經掃描了數百件文物或古建築，且每一個掃描案例都可以作為文博領域的經典來記載，開創了中國文物界3D數字檔案之先河。
 
　　除了常規性保護，先臨三維公司的文博團隊還為博物館提供文物衍生品開發服務和大尺寸文物等比例異地重建服務，把科技與創意加以融合，在與國內許多公立博物館、民辦博物館、私人收藏家有長期合作中創作了許多新穎、獨特的作品，正在悄然改變著傳統的文博領域和文化產業。

方案重點
1. 創建文物的三維數字檔案，可用於：
（1）數字博物館
（2）數字模型和貼圖、線圖的獲取
（3）讓文物研究、分析更加便捷

2. 文物衍生品開發：
（1）各種規格、材質的多樣化選擇，方便展示、交流
（2）數字化、自動化操作，保證外形的精準
（3）文物衍生品高端、精細化，更有收藏價值和文化傳播價值

3. 大型文物原大復制：
（1）將野外的文物“搬進”博物館
（2）讓大型文物的展示和交流成為可能
（3）對石刻、大型雕塑等一些有代表性的文物，可以集中復制，打造主題展覽       或專題博物館
（4）對野外大型文物的研究和分析帶來便利

4. 古建築/古遺址的三維數字化：
（1）原始現狀數據存檔；
（2）補齊文物“四有”圖紙，全套現狀CAD圖紙為維修設計提供準確的現狀數         據；
（3）數字博物館或網絡在線科研交流；
（4）提交平、立、剖圖紙、現狀3D模型、現狀剖面模型，等高線圖等。
​

方案價值
先臨三維提供的三維數字技術綜合解決方案為文博單位提創造以下效益：

1. 創建文物3D數字檔案的意義：
（1）為文物保護研究建立完整、準確、永久、逼真的三維數字檔案。
（2）通過數字記錄的方法為文物保護提供檢測和修復依據，並能在已有模型的基礎上重建已經不存在的、或被毀壞的歷史遺跡，能夠真實記錄考古發掘現場，再現考古發掘前後的遺址原貌。
（3）建立虛擬博物館，以虛擬展覽方式為研究人員及遊覽者提供更自由的觀察角度。
（4）依據3D掃描獲得的文物三維數字模型，使用數控加工手段，可以復制出文物的真實形貌或製作文物衍生品，用於代替文物真品進行實物展示，使人們能夠欣賞文物造型的同時，減少和避免對文物真品的損壞。

2. 數字化修復方案的優勢：
（1）全程可控，在3D掃描、數字建模、3D列印等環節，與原作都是非接觸的，不會對原作造成任何損害，而最後的拼接環節，也可以通過再次的3D掃描、虛擬拼接的方式先進行嘗試，確保最終實際拼接的成功率。
（2）精確：無論是3D掃描，還是3D列印，精度可以在0.05~0.1毫米以內，保證最終成品的修復效果。
（3）操作相對簡單：傳統文物修復技術對於手工操作的要求非常高，而專業的修復技師有比較緊缺，導致大量的文物得不到及時的修復，現在藉助先進的3D掃描和3D列印技術，可以大幅降低對於手工操作的依賴程度，且更加快捷、高效。

3. 文物衍生品開發的意義：
（1）將野外的文物“搬進”博物館，把博物館裡面的“文物”帶回家；
（2）讓大型文物的展示和交流成為可能；
（3）對石刻、大型雕塑等一些有代表性的文物，可以集中復制，打造主題展覽       或專題博物館；
（4）對野外大型文物的研究和分析帶來便利；
（5）文物衍生品的材質可以多種多樣，極大豐富文物本身的展示類型和藝術         性，可以促進文化產業的繁榮。

客戶案例
三維掃描技術協助“百年德國總督府”維修工程，延續德國威廉時代建築風
​A. 項目需求：
   對總督府屋面20餘鐘瓦進行高精度的3D數據採集，使得保護工作人員在進    行保護性的實施過程中通過高精度的3D數據進行不同類型瓦片的複制加工。

                       青島總督府現狀，攝於2012年

B. 先臨三維的解決方案：
      由於這些瓦都是建館時從德國運過來的，至今已有百年曆史，其價值非常珍貴，3D掃描時需要小心翼翼，不能夠損傷瓦片原物。
      對此，先臨三維使用OpticScan四目系列3D掃描儀進行對其進行非接觸式的3D掃描並對數據處理，應對不同尺寸大小、不同形狀花紋的瓦片，保證都能夠獲取到完整細節的高精度數據，讓保護工作人員能夠使用這些3D模型送到德國去生產瓦，用於總督府的維修。

         OpticScan四目系列3D掃描儀正在對瓦片進行三維掃描

                             花磚彩色3D數據圖1 

                             花磚彩色3D數據圖2

唐三彩的最新3D數據檔案
A. 面臨的問題：
由於唐三彩文物的珍貴性與材質的特殊性等因素，限定了在3D數據採集的時候不能觸碰其表面，從而大大增加了數據採集的難度。 

​B. 先臨三維的解決方案：
針對唐三彩文物數據採集的種種因素限制，先臨三維使用OpticScan-D雙目系列3D掃描儀，在不粘貼任何標誌點的前提下，高效、完整、高精度、無損地完成了唐三彩文物的3D測量任務，讓客戶讚歎不已。
    
    唐三彩完整高精度的三維數據，作為文物的三維數字檔案將永久得到完好保存。同時這些數據也是三維數字博物館最好的數據來源，也為文物鑑定、檢測、修復與復制提供最佳依據。