數字化技術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容，能夠滿足人們在精神文化方面的需求。在“互聯網＋”的時代背景下，數字化技術給人們生產生活帶來了許多的便利條件，對于博物館建設和發展也是如此，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，可以有效運用數字化技術，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，可以充分發揮文物的價值，提高人們對文物及其保護的關注度。

一、博物館文物數字化

隨著我國博物館的建設和發展，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手段，無法達到良好的文物保護作用，因此文物數字化應運而生。文物數字化是利用數字化技術，對文物信息進行準確的記錄，并對文物狀態進行持續性的檢測，在保護文物本體的同時，加強對文物價值的挖掘和創新傳承。

文物數字化主要將計算機科學技術與其他學科專業知識技術相結合，在具體應用文物數字技能時，要求從業者不僅要掌握文物相關的專業知識，還應加強其他學科以及技術運用，例如計算機相關技術，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，包括數據分析、數據處理以及虛擬重建；測繪技術，包括傾斜攝影技術、PPK 相機等等。

二、數字建模技術在博物館文物保護中的具體應用

三維激光掃描數字建模技術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據，并經過計算機軟件處理，形成三維實體模型。三維激光掃描數字建模技術在文物保護、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獲得器物的原始的精確尺寸數據。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。與傳統的繪圖技術相比，三維掃描技術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。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，利用三維激光掃描儀獲取北魏佛造像的三維數據，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的運用，獲得北魏石刻彩繪造像的相關信息數據，通過分析發現其表面彩繪保存較好、工藝精美，對于相關工作者來說，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，如果操作不當的話，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，對掃描后的文物建立文物數字模型，然后通過成型技術對原器物進行復制，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字化建模方式，利用三維激光掃描技術獲得這件文物的三維數據，然后根據三維數據，結合成型技術，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，可根據破碎瓷器的碎片建立三維模型，然后利用計算機技術將碎片拼接復原，使得破碎瓷器獲得修復。此項技術目前還處于研究階段，相關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對每個破碎器物殘片的斷面進行掃描，通過數據處理，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據，但是對文物修復來說具有一定的借鑒意義。

三、數字建模技術在博物館文物保護中技術應用難點

（一）環境布光及偏色校正

在博物館文物保護中，運用三維激光掃描技術，許多色彩數據，是需要通過攝影技術來獲取的，因此為了保證獲得色彩數據的準確，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、合理對掃描區域內進行布光，應保證光線的均勻性，避免出現反光的情況；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“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，進而造成掃描數據偏移的情況。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，與此同時為了保證計算的準確性，對于部分錯誤數據應及時的剔除。

（三）劃分掃描區域

對于復雜文物，無法一次性獲得全部數據，必須經過多次掃描，因此還需要為文物劃分掃描區域，以逐個區域的進行掃描，對于相鄰的兩次掃描，還應合理設置重合掃描的部分，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。在具體的掃描區域劃分過程中，應科學、合理的劃分，保證有足夠的數據量。

（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，由于掃描數據量較少，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，然后進行器物的內外拼接。完成拼接后，可以利用軟件刪除標志物。

（五）數據拼接預處理

利用計算機技術來拼接掃描得到的點云數據，在此之前，先要對數據進行拼接預處理，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據扣除，其次還應修整每個數據邊緣，一方面要將毛刺去除，另一方面還應去除采集誤差。在對數據拼接預處理過程中，需要注意的是必須要對所有的待拼接數據進行預處理，并且盡可能地保證有效數據，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，也經常發生信息數據丟失的情況，這主要是因為掃描儀的激光照射到器物表面時，器物表面會發生反射的情況，對信息數據的獲取會產生不利影響。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，還經常發生缺失的問題，分析其具體原因主要是掃描遺漏造成的。為了保證原數據的真實性，還可以通過重新掃描來獲得。但是對于復雜結構文物表面，其表面的紋飾有凸起的地方，這樣激光直接照射，也無法獲得信息數據，對此還應根據實際情況，采取相應的解決方式。

四、總結

在新時代下，博物館文物保護工作的開展，還需要加強對數字化技術，實現文物保護修復數字化，提高文物保護工作的效率。與其他三維測繪技術相比，三維激光掃描數字建模技術具有諸多的優勢，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字建模技術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字建模技術在博物館文物保護過程中的有效應用。