激光扫描技术已广泛运用于文物保护

当地时间4月15日，巴黎圣母院突发大火。人们在痛心疾首的同时，也在寻找如何修复巴黎圣母院的方式。比如美国艺术历史学家安德鲁·塔隆在2015年用激光扫描记录的巴黎圣母院。这一次扫描点囊括大教堂内外50多个地点、对细节进行多次扫描、收集了超10亿个数据点的激光扫描，将巴黎圣母院的全貌精确地记录了下来。

 

　　事实上，激光扫描技术已被多次运用到全球各地的文物保护工作中。记者专访了负责过广东省博物馆、成都武侯祠博物馆等多个文化保护数字化项目的中德人工智能研究院高级研究员刘凡(化名)，来科普一下什么是激光扫描技术。

 

　　激光扫描仪主要由颜色相机和激光摄像头组成。将扫描仪放置到一个点位，就可以通过计算激光发射后打到障碍物返回所需的时间，从而测算空间的距离。

 

　　“其实这是一个很简单的原理，用到的公式就是速度×时间/2。”刘凡打了个比方，如果光的速度是30万千米每秒，如果光打到墙上再回来花了1秒，那从测量点位到那堵墙的距离就是30万千米/2=15万千米。

 

　　激光扫描成像有3个步骤：扫描、拍摄、后期。建模的第一步是要收集数据。当激光扫描仪运作时，我们能看到摄像头一直在那儿转，其实就是在四处扫描，计算空间距离。扫描过后，会得到很多点云，他们代表了每一束激光到达的距离。

 

　　扫完一次，你以为就结束了?不，还得换个点位再扫。“像你在不同位置看同一个物体，你所获得的视界会不一样。”刘凡解释道，这是为了让模型能够“活”起来。

 

　　激光扫描仪扫出来的图像虽然有颜色，但颜色精度不高，“看起来就像马赛克”。如果要做一个精度高、又漂亮的三维模型，除了激光扫描仪以外，还要用单反相机来拍摄记录建筑，获得物体的原始颜色信息。

 

　　最后是后期处理。将获得的数据放到计算机中进行数据建模，就能得出用点云拼出来的空间三维模型。在三维模型出来后，工作人员会根据拍摄的照片，将原始颜色信息添加到模型中。这一步称作“贴图”。

 

　　在各种后期处理完成后，真实世界中的物体就完成了数字化的过程，保留这一刻的永恒。