三维扫描与建模

昭陵六骏石刻浮雕目前镶嵌在博物馆室内墙壁中，仅有浮雕的正面露出墙壁，现有条件下无法取下，只能从正面进行扫描，而且不能在表面贴标记点。为了尽可能多地获取缝隙间拼接界面的三维数据，同时保证扫描效率和精度，项目组决定采用大幅面结构光扫描结合小幅面拍照扫描的方案，同时辅以数码单反相机的色彩纹理采集。扫描精度为0.01mm和分辨率为0.2mm。

图2　扫描原始数据（青骓、什伐赤石）

扫描得到的点云文件需经过拼接合并、删除边框与域外点、点云降噪、精简、封装等数据处理流程才能得到最终可编辑的三角面数据模型。一般三维扫描设备配套的软件平台均整合了上述功能，此外Geomagic等商业软件，Meshlab为代表的开源网格模型处理软件都具备上述功能，相关编辑技术目前已经非常成熟，本文不再赘述。最终的扫描模型相关数据如表1。

表1　最终扫描模型数据（STL格式）

由于镶嵌在墙壁内，无法拆解以全方位地扫描各碎片造型，因此扫描后的数据模型缺少断裂面侧面以及背面的三维数据，为了重新校准碎片相对位置，必须拆解各碎片模型，同时为了满足后期布尔运算要求，对所有碎片进行了偏移加厚。表2给出了白蹄乌对齐变换的具体参数，其中浮雕正面朝向为Z轴正方向，浮雕高度方向为Y轴正方向。旋转缩放操作以碎片几何中心为枢轴点。此外为了保证修复的整体性和科学性，我们使用三维软件仔细对照照片和实物将前人修补过的部分进行了标记去除。

图3　白蹄乌的碎片错位与重新校准(https://www.daowen.com)

表2　碎片A变换参数