數(shù)字化技術(shù)在博物館文物保護工作中的思考

段玉琬

隨著我國人們生活水平的不斷提升，人們在精神文化方面需求越來越大，而博物館里的文物蘊含豐富的知識文化內(nèi)容，能夠滿足人們在精神文化方面的需求。在“互聯(lián)網(wǎng)＋”的時代背景下，數(shù)字化技術(shù)給人們生產(chǎn)生活帶來了許多的便利條件，對于博物館建設(shè)和發(fā)展也是如此，文物保護是博物館管理的重要工作之一，這主要是因為文物藏品具有稀缺性、獨特性、不可再生性等特點。因此在博物館文物保護工作中，可以有效運用數(shù)字化技術(shù)，可以在不直接接觸文物的同時準確獲得文物中的信息，避免對文物的傷害，可以充分發(fā)揮文物的價值，提高人們對文物及其保護的關(guān)注度。

一、博物館文物數(shù)字化

隨著我國博物館的建設(shè)和發(fā)展，加強了對文物保護的重要性，也對文物保護者提出了更高的要求，如果文物保護者仍然采用單一的專業(yè)手段，無法達到良好的文物保護作用，因此文物數(shù)字化應運而生。文物數(shù)字化是利用數(shù)字化技術(shù)，對文物信息進行準確的記錄，并對文物狀態(tài)進行持續(xù)性的檢測，在保護文物本體的同時，加強對文物價值的挖掘和創(chuàng)新傳承。

文物數(shù)字化主要將計算機科學技術(shù)與其他學科專業(yè)知識技術(shù)相結(jié)合，在具體應用文物數(shù)字技能時，要求從業(yè)者不僅要掌握文物相關(guān)的專業(yè)知識，還應加強其他學科以及技術(shù)運用，例如計算機相關(guān)技術(shù)，包括三維建模、計算機圖形處理等；顏色科學，包括色彩校準、文物色彩管理；人工智能，包括數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理以及虛擬重建；測繪技術(shù)，包括傾斜攝影技術(shù)、PPK 相機等等。

二、數(shù)字建模技術(shù)在博物館文物保護中的具體應用

三維激光掃描數(shù)字建模技術(shù)主要是利用激光測距原理，通過三維激光掃描儀照射被測物體表面，獲得物體的三維信息數(shù)據(jù)，并經(jīng)過計算機軟件處理，形成三維實體模型。三維激光掃描數(shù)字建模技術(shù)在文物保護、修復和復制中的應用具有重要作用。

（一）在器物描述中的應用

在文物保護過程中，第一步就要對器物進行描述，因此可以通過三維激光掃描技術(shù)獲得器物的原始的精確尺寸數(shù)據(jù)。文物保護者在圖像中可以獲得器物形貌特征，具體包括器物的長度、器物的面積等，從而全方位的了解器物形貌特征。與傳統(tǒng)的繪圖技術(shù)相比，三維掃描技術(shù)不會對原器物進行破壞，而且還可以直接展示文物存在的病害，為文物的修復奠定了良好的基礎(chǔ)。例如某博物館在對北魏佛造像進行三維測繪時，主要采用的就是三維激光掃描技術(shù)，利用三維激光掃描儀獲取北魏佛造像的三維數(shù)據(jù)，記錄這件北魏石刻彩繪造像的精確的尺寸，同時直接記錄其缺失的部分，通過三維激光掃描技術(shù)的運用，獲得北魏石刻彩繪造像的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，通過分析發(fā)現(xiàn)其表面彩繪保存較好、工藝精美，對于相關(guān)工作者來說，具有較高的研究價值。

（二）在文物復制方面的應用

在文物復制過程中，傳統(tǒng)方式是對原器物進行翻模，這需要直接接觸原器物，如果操作不當?shù)脑?，會對原器物表面造成一定的損壞，尤其是一些比較脆弱的器物，可能會造成無法彌補的損失。因此可以運用三維激光掃描技術(shù)，對掃描后的文物建立文物數(shù)字模型，然后通過成型技術(shù)對原器物進行復制，以獲得精度較高的復制品。由于在此過程中，不需要直接接觸原器物，可以很大程度上保護原器物不被破壞，而且還使得文物復制的步驟更加的簡化，提高了工作效率。例如某博物館在對西周伯距鬲進行復制時，采用的三維激光掃描數(shù)字化建模方式，利用三維激光掃描技術(shù)獲得這件文物的三維數(shù)據(jù)，然后根據(jù)三維數(shù)據(jù)，結(jié)合成型技術(shù)，使其直接立體成型，獲得高精度模型，最后進行翻模澆鑄，完成文物的復制。通過這種方式可以避免對原文物的破壞，可以有效達到文物保護與利用的目的。

（三）在文物虛擬修復試驗中的作用

在博物館文物保護工作中，對于缺損的文物，還需要進行有效的修復。為了保證文物修復的準確性，在文物修復試驗過程中，可以利用三維處理軟件進行模擬修復，預覽修復以后文物的全貌，及時調(diào)整文物修復過程中存在的問題，這對提高文物修復水平具有重要作用，而且還可以避免在實際修復過程中對文物造成的二次破壞，一定程度上可以起到保護文物的作用。例如對于破碎瓷器的修復，可根據(jù)破碎瓷器的碎片建立三維模型，然后利用計算機技術(shù)將碎片拼接復原，使得破碎瓷器獲得修復。此項技術(shù)目前還處于研究階段，相關(guān)博物館以及工作者可以在實踐中進行有益嘗試。例如某博物館在修復南宋青白釉瓷器時，先利用激光掃描技術(shù)對每個破碎器物殘片的斷面進行掃描，通過數(shù)據(jù)處理，將每個殘片的背景以及噪聲去除掉，并找到誤差最小的位置，實現(xiàn)破碎器物殘片的模擬拼接。但是實際上，這種拼接方式只能得到近似的重合數(shù)據(jù)，但是對文物修復來說具有一定的借鑒意義。

三、數(shù)字建模技術(shù)在博物館文物保護中技術(shù)應用難點

（一）環(huán)境布光及偏色校正

在博物館文物保護中，運用三維激光掃描技術(shù)，許多色彩數(shù)據(jù)，是需要通過攝影技術(shù)來獲取的，因此為了保證獲得色彩數(shù)據(jù)的準確，必須保證掃描光線的一致性，具體應做好以下幾個方面：一是科學、合理對掃描區(qū)域內(nèi)進行布光，應保證光線的均勻性，避免出現(xiàn)反光的情況；二是掃描儀在掃描之前，需要校正白平衡，對器物進行多次掃描時，對于器物與掃描儀之間，要始終保持相同的相對位置，否則應進行校正。

（二）位置擺放及背景干擾

運用三維激光掃描技術(shù)時，要注意其工作范圍，通常情況下，能夠達到兩米左右，如果在掃描時，要超出其工作范圍，可以采用改變鏡頭的方式來解決。與此同時還應注意對器物的擺放，在實際工作中，器物和背景布太過貼合，激光照射的地方出現(xiàn)“黑洞”，無法接收到反射信號，這樣就導致對器物周圍相對位置計算的錯誤，進而造成掃描數(shù)據(jù)偏移的情況。針對上述問題，在掃描時為了防止背景的干擾，可以讓器物呈懸空狀態(tài)，與此同時為了保證計算的準確性，對于部分錯誤數(shù)據(jù)應及時的剔除。

（三）劃分掃描區(qū)域

對于復雜文物，無法一次性獲得全部數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過多次掃描，因此還需要為文物劃分掃描區(qū)域，以逐個區(qū)域的進行掃描，對于相鄰的兩次掃描，還應合理設(shè)置重合掃描的部分，一般情況下，重合掃描部分應盡可能大些，然后利用軟件對重合部分進行自動比對計算，可以加強計算的精確度，提升拼接效果。在具體的掃描區(qū)域劃分過程中，應科學、合理的劃分，保證有足夠的數(shù)據(jù)量。

（四）定位和標記

一些盤、碗等器物的口沿過渡劇烈，在對其局部進行單詞掃描時，由于掃描數(shù)據(jù)量較少，這樣給器物的拼接造成了較大的不利影響。因此可以采用定位和標記的方式來解決這一問題。具體是在掃描之前，在過渡劇烈的部分設(shè)置一些標志物，這樣可以起到緩和過渡劇烈曲面的作用，這樣可以將標志物作為重合部分，然后進行器物的內(nèi)外拼接。完成拼接后，可以利用軟件刪除標志物。

（五）數(shù)據(jù)拼接預處理

利用計算機技術(shù)來拼接掃描得到的點云數(shù)據(jù)，在此之前，先要對數(shù)據(jù)進行拼接預處理，這樣可以進一步保證計算的精確性。首先為了防止背景和噪聲的干擾，還需要將這部分的數(shù)據(jù)扣除，其次還應修整每個數(shù)據(jù)邊緣，一方面要將毛刺去除，另一方面還應去除采集誤差。在對數(shù)據(jù)拼接預處理過程中，需要注意的是必須要對所有的待拼接數(shù)據(jù)進行預處理，并且盡可能地保證有效數(shù)據(jù)，完成之后才能進行拼接操作。

（六）掃描表面光滑或者透明器物

對于部分表面光滑或者透明器物，例如瓷器、玉器等，在掃描時，也經(jīng)常發(fā)生信息數(shù)據(jù)丟失的情況，這主要是因為掃描儀的激光照射到器物表面時，器物表面會發(fā)生反射的情況，對信息數(shù)據(jù)的獲取會產(chǎn)生不利影響。因此在掃描光滑或透明器物時，可以將一些粉狀物涂抹在文物上，但是需要注意的是必須是對文物沒有任何危害的粉狀物。

（七）掃描缺失的問題

在對文物掃描過程中，還經(jīng)常發(fā)生缺失的問題，分析其具體原因主要是掃描遺漏造成的。為了保證原數(shù)據(jù)的真實性，還可以通過重新掃描來獲得。但是對于復雜結(jié)構(gòu)文物表面，其表面的紋飾有凸起的地方，這樣激光直接照射，也無法獲得信息數(shù)據(jù)，對此還應根據(jù)實際情況，采取相應的解決方式。

四、總結(jié)

在新時代下，博物館文物保護工作的開展，還需要加強對數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)文物保護修復數(shù)字化，提高文物保護工作的效率。與其他三維測繪技術(shù)相比，三維激光掃描數(shù)字建模技術(shù)具有諸多的優(yōu)勢，包括直觀性、便捷性以及高效性等等，借助三維激光掃描技術(shù)進行修復和制作，可以在不直接接觸文物的同時，準確獲得文物中的信息，避免對文物的損壞。但是目前我國三維激光掃描數(shù)字建模技術(shù)在博物館文物保護過程中還存在許多的難點以及局限性，筆者認為未來還應不斷加強三維激光掃描數(shù)字建模技術(shù)在博物館文物保護過程中的有效應用。