旋转环绕180度,一键式自动扫描,数分钟后,一尊兵马俑的形状与纹理数据采集、合成就已完成。这种机器人学名为文物外观快速采集建模装置,是我国科学家利用机器视觉、机械臂等技术,花费1年时间研发而成的。
研究人员介绍,这款机器人的“眼睛”由结构光三维扫描仪与高分辨率彩色相机构成,名为文物外观数据采集模块。它的机械臂则类似于躯体,大直径旋转平台形同双脚。采集过程中,承载了文物外观数据采集模块的机械臂,布置在旋转平台两侧,通过各自环绕文物旋转180度,实现文物外观数据的完整采集。
相比人工手持扫描,机器人采集方式避免了对文物造成干扰甚至损伤。采集过程中,文物被放置在旋转平台中央的非旋转区域,始终保持静止状态。机械臂承载的采集模块隔空进行拍摄,最大限度地减少了对文物的干扰、破坏。
这种数字化采集方式显著提升了采集效率。以一尊兵马俑为例,如果用人工方式测量、拍照,可能需要半天时间。用研发的文物外观快速采集建模装置,按一个自动扫描键,耗时约5分钟就能自动完成整个扫描步骤,再通过按一个自动处理按钮,计算出文物表面的三维数据。全程10分钟不到,实现了文物形状与纹理数据的自动采集与合成。
此外,测量精度的提高也是该项技术的显著优势。采样密度非常高,点云的点距最小可达0.1毫米,纹理信息的采集分辨率会更高一些,能做到0.05毫米,最终生成一张带有纹理图像的文物三维模型。在虚拟环境中,还可以对它开展虚拟修复。
目前,这种数字化采集方式将逐步在中国国家博物馆等机构投入使用。