如何利用3D扫描建模重建文物VR展示数字化三维模型?

　　目前文物三维重建的方法主要有摄影测量技术、三维激光扫描技术、结构光扫描技术。3D扫描建模就是基于结构光扫描技术的三维扫描仪，集点云相机、纹理相机和光栅投影系统于一体，3D扫描建模在投射特定的光信号到物体表面后，根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置等信息，获得包括数以百万、千万计的点云数据和文物VR展示全方位高清纹理像片数据，进而复原文物整个数字化三维模型。下面商迪3D对三维扫描仪如何进行文物器物3D扫描建模以及数字化三维模的具体应用进行简单介绍。

文物3D扫描建模数字化三维模型重建流程

　　1.进行准备及设备连接。将仪器硬件按照标准安装好，在三维扫描仪安装的过程中需要根据每件器物的大小来调整转台与三维扫描仪之间的距离以及相机倾斜角度，然后打开3D建模软件，检查设备连接情况，出现结构相机、纹理相机以及转台已连接成功后才能进行后续操作。

　　2.三维扫描仪连接成功后进行标定。标定的目的是为了获得纹理相机、结构相机、转台之前的内部参数和外部参数而做的精度计算，通过三维扫描仪标定获得物体相对于空间的位置关系以及内部之间的转换参数。在三维扫描仪扫描前如果没有标定文件或者标定不合格，则无法进行扫描。其中3D扫描建模标定分为外参标定、投影仪标定、转台标定，最后将3D扫描建模这三种标定合并起来完成标定。

　　3.标定完成后开始扫描。根据每件文物VR展示的形状、大小及复杂程度确定扫描姿态及扫描次数。由于文物具有唯一性及珍贵性，应尽可能以少的姿态获取文物器物尽可能完整详尽的数据信息。当每个姿态扫描完成后，都会存在或多或少的噪声点云，这些噪声点云在三维扫描仪扫描过程中是无法避免的，这就需要对3D扫描建模每个姿态的点云数据进行编辑，删除多余的噪点。

　　4.扫描完成后对获取的点云数据进行对齐。因为3D扫描建模每个姿态都是相对独立的坐标系，想要得到完整一致的数字化三维模型点云数据就需要将各个姿态点云数据转换到同一个参考点云的坐标系下。3D扫描建模这里的对齐方式有标记对齐和几何对齐，根据被扫文物的不同选择合适的对齐方式。对齐完成后还需要对点云进行一系列处理，包括去除孤立项、融合点云等，最终获得的是文物VR展示数字化三维模型所有姿态点云的集合，也就是数字化三维模型完整的点云数据。

　　5.对齐后需要对完整的点云数据进行三角网格化，得到文物完整的结构模型。

　　只有将数字化三维模型点云进行网格化后才能进行后续纹理贴图。网格化后的数字化三维模型可能在一定程度上会存在细小漏洞，如果数字化三维模型存在漏洞就需要进行补漏，数字化三维模型补漏完成后就得到了文物完整的3D扫描建模几何结构模型。从数字化三维模型上看，文物3D建模纹理细节清晰，脉络分明。

　　6.文物的结构数字化三维模型形成后需要对其进行纹理映射，使数字化三维模型具有人眼感官的真实感。纹理映射也叫纹理贴图，其效果的好坏直接影响最终数字化三维模型的文物VR展示。

文物器物数字化三维模型的应用

　　文物数字化三维模型的应用有很多，主要有导出高清图片(任意角度)、动态视频文物VR展示、3D建模测量距离、3D建模测量角度、3D建模测量表面积、3D建模测量体积等。这些应用为珍贵文物器物三维可视化研究以及文物数字化存档提供了有力的帮助。

　　这类扫描器物的三维扫描仪也存在一些不足：其一，三维扫描仪扫描瓶口特征特别狭小或者镂空结构比较复杂的器物时，很难扫描完全，从而采集不到器物内部的一些3D建模数据信息，这也是这类三维扫描仪的通病;其次，对三维扫描仪扫描的器物大小有一定限制(最大直径为50cm)，不过目前市面上已经有不同类型的三维扫描仪来针对不同大小的文物进行三维扫描建模。随着计算机信息化飞速的发展，3D扫描建模技术在不断更新，对文物进行数字化3D建模研究也越来越广泛，高精度的数字化三维模型真实记录了文物表面形状、纹理、颜色等信息，3D扫描建模为文物的保护研究、数字化存储和3D可视化展示提供了便利。