遗址文物数字化关键技术研究及其应用0721

项目目标总体图
应用层：
良渚文化遗址应用示范
设备平台： 数字化获取设备 配套系列软件包
软件平台： 遗址文物信息开发利用软件平台 综合型的数字遗址文物博物馆通用平台
关键支撑技术：
多媒体虚拟场景混合建模技术 精确定位及误差控制技术 多媒体虚拟场景协调展示技术 纹理贴图自动生成技术
项目内容（一）
(1) 数字化信息获取技术及软硬件设备研究开 发
总体规 划和设 计
数字化获取设 备设计和开发
综合遗址 文物博物 馆平台
遗址文物信息开发 利用的关键技术
技术路线
面向遗址文物的数字化信息获取设备技术路线
硬 件 初 步 设 计 硬 件 初 步 定 型 硬 件 设 计 制 造
设 备 调 研 和 需 求 分 析
设 备 总 体 规 划 和 设 计
关 键 算 法 研 究 和 测 试
项目内容（四）
(4) 良渚文化的应用示范 以良渚文化博物馆作为良渚文化数字化的 试点单位，使用我们的数字化获取设备对 个别文物做数字化获取示范。 以良渚文化博物馆作为试点，验证我们的 综合型数字遗址文物博物馆原型系统以及 其他通用软件构件。

关键技术




文物对象位置和角度的精确定位和纹理贴图生成技术。此 关键技术主要解决如何利用机械装置来获得能够满足数字 化获取软件中需要的各种位置、角度等参数，以及如何通 过这些精确的参数进行纹理得合成算法与技术。 多媒体虚拟场景混合建模技术。此关键技术主要解决如何 在虚拟场景中对数量庞大的文物多媒体信息进行有效的组 织和建模，如何便捷的将文物的多媒体信息集成到虚拟场 景建模中去的问题。 多媒体虚拟场景协调展示技术。此关键技术是对于混合建 模的虚拟场景，如何能够将形式多样的文物多媒体信息， 如三维场景、视频、图象、语音及文字等协调地展示出来。 综合型遗址文物博物馆框架构建。此关键技术解决如何构 建综合型的遗址文物博物馆的框架以满足通用性的需要， 解决各个软件构件之间的数据交换问题以及数据通信协议 的定义。
软 件 原 型 系 统 开 发
软 件 正 式 系 统 开 发
实 际 应 用 测 试
硬 件 调 整
软 件 修 改
技术路线
遗址文物信息开发利用的关键技术路线
混和建模 技术研究 遗 址 文 物 信 息 开 发 利 用 调 研 关 键 技 术 总 体 规 划 和 设 计 混和建模 设计和实 现探索
混和建模 改进 实 际 应 用 测 试
项目目标



将针对当前遗址文物合理开发利用与有效保护之间冲突， 以及人们鉴赏研究的文物需求与传统博物馆陈列方式之间 的矛盾，提出一个遗址文物数字化的技术研究与应用开发 解决方案； 建立一个以计算机与网络为基础的数字化虚拟遗址文物博 物馆环境，使参观者或研究保护人员能够通过电脑屏幕或 者三维投影设备观赏、查阅文物信息； 结合浙江省典型的遗址文物，如：良渚文化，进行应用验 证。 我们的总体目标如下页图所示，是由获取专门技术、设备 与工具软件；数字遗址文物博物馆软件；良渚文化的应用 示范三个具体目标组成的

面向遗址文物博物馆的多媒体虚拟场景建模技 术 的研究和设计。 多媒体虚拟场景协调展示技术的研究和开发。 面向遗址文物博物馆虚拟场景绘制技术的研究。 适合网络传输的文物建模和展示技术的研究。
项目内容（三）
(3) 综合型的数字遗址文物博物馆原型系统 的研究开发

综合型遗址文物博物馆框架软件的设计和建构。 面向专家文物研究和鉴赏的软件的设计和开发。 面向参观旅游者文物观赏的软件的设计和开发。 面向专家异地文物研讨的软件平台的设计和开发。


良渚文化博物馆
博物馆占地12.88亩，建筑面积1600平方米，内设一个序厅三个展厅，共 展出良渚文化器物400余件（组） 已接待青少年学生及社会各界人士20余万人次,其中包括原国务院总理朱 镕基，原全国政协主席李瑞环等党和国家领导人以及省部级以上领导干 部百余人 虽然良渚文化在国内、国际上具有了一定的知名度，但随着科技的发展， 原有的种种陈列手段已不能满足人们的需求
中国博物馆数目众多，截至2000年底，国内博物馆的总数为1384座，加 上其他部门及民间那博物馆，各类博物馆已达2000余座，预计到2015年， 博物馆的数目还要在这基础上增加1000座。然而，与如此众多博物馆相 对应的是，许多博物馆缺乏充分的藏品，馆舍及相应的展出条件。数字 化虚拟博物馆为文物的普及，教育与宣传提供了更丰富的手段 。
Duration
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul
1 2 3 4 5 6 7 8
总体需求分析和调研 总体规划和设计 现有获取设备和软件综合方案 数字化获取设备设计和开发 遗址文物信息开发利用的关键 技术 综合遗址文物博物馆平台 良渚文化博物馆文物获取示范 良渚文化应用示范
2004-1-1 2004-2-12 2004-3-25 2004-6-1 2004-10-15 2005-5-13 2005-8-26 2005-9-27
遗址文物场景信息获取的现有技术、设备 和工 具软件的分析和选择，配置一套适合 遗址文物场景信息获取的经济、高效的设 备及具体实施方案。 遗址文物物体信息获取设备及工具软件的 设计和开发，以满足遗址文物物体多角度 照片的快速获取及建模、三维纹理贴图的 精确获取及快速生成。

项目内容（二）
(2) 遗址文物信息开发利用的关键技术研究
传统虚拟 场景绘制 算法研究
展示平台 正式开发
多媒体展 示方式研 究
混和场景 协调展示 研究及原 型系统开 发
展示形式 改进
技术路线
综合型的数字遗址文物博物馆原型系统技术路线
原型系统详 细设计和框 架程序开发 综合型的 数字遗址 文物调研 和需求分 析 原型系统开 发集成 实 际 应 用 测 试
原型系统 总体规划 和设计

研究应用现状
数字化文物保存与存档 数字化虚拟博物馆
虚拟文物遗址再现
虚拟文物修复与复原
数字化文物保存与存档

二维文物信息数字化获取(扫描, 拍摄) 三维扫描仪 计算机视觉方法
数字化米开朗基罗计划 IDP项目使 用精密数码 照相扫描仪 获取二维文 物信息


3d-MURALE重建 的酒神狄厄尼索斯 像
虚拟场景多 媒体协调展 示平台开发
文物数字化 获取设备研 制
实际文物获 取为原型系 统提供内容
进度安排
2004 2005 Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
ID
Task Name
Start
Finish
虚拟文物遗址再现

虚拟信息叠加于真实场景中,也可以在真实场景 中提供虚拟的注释
ARCHEOGUIDE
Ename
虚拟文物修复与复原

二维文物修复或文物 表面的修复
意大利佛罗伦萨大学研究了两 种普通的图像处理技术：除尘 技术和除裂痕技术

三维模型的修复
日本和歌山大学和日本奈良科技学院研究了 对遗物碎片的三维重建
数字博物馆的场景漫游功能，精细文物的鉴赏功能，多种媒体混合展示功能以及导游功 能;能够在大范围的实际环境中使用并实际完成大规模的数字博物馆建设

3.综合型的数字遗址文物博物馆原型系统


经济指标：

1.生产成本

数字化文物信息获取设备，由数码相机3.5万元，机械装置等配套设备7000元共计4.2万 元。三维扫描仪可由用户任意选择。 彩色三维扫描仪与单色三维扫描仪，价格相差三倍,通过彩色三维纹理贴图获取设备的研 发，以较低的价格可以获得相同的效果 混合建模的软件,典型的有RealViz公司的SceneWeaver软件，价格约为500美元。而基于 多种媒体混合的建模与绘制软件具有更强的多种媒体混合建模功能，价格也将更具有竞 争力 目前市面上使用最多的数字博物馆的基本是按照以QTVR为中心的模式建立的，这样的模 式限制了参观者的参观角度和运动范围 直接经济效益:项目的成果可以广泛的应用于各种文物数字化项目 间接经济效益:促进旅游业的发展，全面带动旅游市场
浙江省科技计划项目
遗址文物数字化 关键技术研究及其应用
申请单位: 浙江大学 良渚文化博物馆
背景
国家对文物保护越来越重视, “保护为主、抢救第一、合理 利用、加强管理”的十六字方针 浙江省丰富而众多的文化遗产资源 对文化遗产的保护、传承与发扬是建设文化大省，全面推 进小康社会建设的迫切需要 在新的历史条件下，文物保护研究与开发利用又面临了各 种新的复杂情况与艰巨的压力 目前许多代表特定时期文化内涵的文化遗址在地域上分布 较为广泛 信息技术的发展为遗址文物的数字化提供了坚实的技术基 础
预期目标


成果形式：专利1项；论文3篇；软件若干； 技术指标：

1.数字化文物信息获取硬件设备及相关软件

多角度高精度快速数码照相拍摄获取,三维纹理贴图自动生成;拍摄精度应该达到每平方毫 米9个pixel以上;

2.基于多种媒体混合建模与绘制软件

对由多种媒体混和建模的虚拟场景进行协调展示;能够在当前主流的PC机上进行实时的绘 制和展示
数字化虚拟博物馆


以文字图片为主要展 示内容的系统 以IBR技术为核心的三 维场景和三维展品的 展示 建立于虚拟环境上的 博物馆
美国本土学校的 教育项目 4D/NMAI Virtual Museums Project
Multimedia Multi-User Dungeon (MMMUD) System 提供了 共享的虚拟环 境和一个建立 在虚拟环境上 的虚拟博物馆
2004-2-11 2004-3-24 2004-6-16 2004-11-29 2005-5-12 2005-8-25 2005-11-3 2005-12-19
30d 30d 60d 130d 150d 75d 50d 60d
现有工作基础和条件

浙江大学人工智能研究所
先进的研究设备，为研究和应用项目的展开提供了较好的基础条件 研究队伍壮大，由博导、副教授、讲师与博士、硕士生和本科生所构成 的合理的专业研究团队 在计算机各学科领域处于国内领先地位，在国际上也有一定的影响和知 名度
1. 以课题组负责人、各子项目组负责人为主，项目组成员共 系统总体框架。 2. 良渚文化博物馆参与项目设计和研究。 3. 良渚文化博物馆对项目成果进行试点应用。

同研究
技术路线
整个项目技术路线
现有获取设备和 软件综合方案 良渚文化博 物馆文物获 取示范 良 渚 文 化 应 用 示 范
wenku.baidu.com
总体需 求分析 和调研
国内外现状分析与趋势



国际上文物数字化技术研究的涵盖面已经比较全 面,但国内起步较晚，研究水平相对于美国西欧等 发达国家还处于较低的水平 虽然使用了大量的最新技术，但是有些关键性技 术使用的是通用技术(如大幅面二维文物获取,三维 文物中纹理获取 ) 先前的文物数字化研究集中于虚拟现实技术在文 物中的应用，但是深度广度不够 随着大量文物数字化存档的完成，文物数字化的 研究与应用将朝着更广的方向发展

2.市场比较



3.市场收益

应用前景

文物的永久保存

浙江省具有丰富的文物资源，到1999年底，已有国家级文物保护单位28 处，省级文物保护单位323处。但是，许多文物资源面临着保护困难的局 面，有些甚至遭到人为的破坏。

文物研究

分散的文物遗址与文物的分散馆藏给文物研究带来了较大的困难,虚拟遗 址文物的集中存储为文物研究提供了新的科技手段。

经费预算(1)
支 出 科 目 金 额 （万元） 计 算 根 据 及 理 由
合
计
77.8
1. 设备费 全景获取设备 单色三维扫描仪 数码相机 服务器及PC 配件 Visual Studio 3dmax 其他设备折旧费 2. 资料印刷费 论文资料 图书资料 印刷复印费

文物的普及教育与宣传

组织方式
浙江大学人工智能所

良渚文化博物馆

建立由良渚博物馆负责人和课题组负责人组成的联合领导小组，负责 课题研究及实施的总体协调与所需各方面资源的保证。 建立以课题负责人为组长的规划及技术组，负责课题研究的总体设计、 协调、质量控制保证以及系统集成；聘请专职技术管理人员负责项目 的规范化管理。 按照课题的关联性进行分解，将本项目划分为文物获取设备及配套软 件研制、多媒体虚拟混和场景协调展示平台、综合型的数字遗址文物 博物馆原型系统。具体分工：