文物数字化(3D digitization)开始于上世纪后期，是进入数字时代后文物保护领域兴起的一项重要技术。文物三维数字化，是通过数字技术手段采集文物表面形态空间信息和颜色信息，加工制作纹理模型的过程。通过对文物的三维数字化，将文物的外观形态和外观颜色转化成为数字信息，不仅能实现文物的数字化存档，而且为文物保护、研究、展示及其他提供了更大的便利和更丰富的手段。

三维文物展示样例

经过三十年的发展，文物三维数字化的技术、方法、设备已经比较成熟，国内外的应用都较为广泛，文物三维数字化的主要技术方法是三维扫描和摄影测量多图像三维重建。

三维扫描是指集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。根据扫描对象的体量，将三维扫描分为场景扫描和小对象扫描。场景扫描是利用场景三维激光扫描仪，获取物体表面高精度、高分辨率的三维点云数据的方法；小对象扫描，是指采用手持激光扫描仪或结构光扫描仪，对体量较小、精度要求较高的扫描对象进行扫描的方法。

场景扫描仪示例                    手持扫描仪示例

摄影测量是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的技术。根据被测对象的体量、高度、大小、精度的不同，可选择使用无人机或数码相机进行信息采集。

无人机低空摄影测量示例

近景摄影测量示例

在中国-希腊文物保护技术“一带一路”联合实验室建设与联合研究项目中，将开展文物超高清三维数字化技术应用研究，形成技术创新应用研究成果。

针对大型不可移动文物，通常使用场景三维扫描结合近景摄影测量的方法进行文物三维数字化。利用三维扫描获取文物的空间信息，近景摄影测量获取文物的纹理信息，二者结合得到文物的三维纹理模型成果。

本次项目进行了激光三维扫描的编码靶标研究，采用编码靶标提高激光三维扫描控制精度，同时三维扫描与摄影测量共用靶标，减少控制工作的工作量，并实现三维扫描与摄影测量一体化控制，获得文物高精度数字化成果。

AprilTag码靶标识别后的标记

针对尺寸较小的可移动文物，采用近景摄影测量三维重建或三维扫描结合进行摄影测量重建的方式采集。

本次项目进行了一种三维扫描与摄影测量一体化控制方法和装置研究，不仅能获得很好的控制精度，还能显著提高工作效率。

三维扫描与摄影测量一体化控制装置

装置在摄影测量三维重建中单独使用，可利用一体化装置的二维码，实现无人工剌点的自动像控，相比于人工刺点像控，不仅控制高精度得到极大的提高，而且省去了工作量巨大的像控人工剌点过程，也避免了因操作人员不同而导致的刺点差异性引起的控制精度不同；装置在三维扫描中单独使用，可利用一体化装置的靶标球，可以实现三维扫描时的扫描控制和拼接连接，而且对于扫描中需要贴标志点时，可以将其贴在一体化装置的框架上，解决必须贴标志才能完成扫描，而按规定文物上又不允许贴的问题。装置在三维扫描和摄影测量三维重建中联合使用，可实现的扫描模型与摄影测量模型的高精度对齐，其对齐精度是人工操作对齐无法相比的，且对齐工作是在数据采集、加工过程中自动完成，大大节省工作量，从而可实现高还原度的文物数字化。

本次项目拟挑选故宫博物院石质文物“灵沼轩遗址”和三星堆青铜器样例作为本次文物三维数字化保护研究对象，进行技术集成应用全流程示范。研究文物基础空间与纹理全信息的采集技术方法、硬件配置及工艺流程；研究文物超高清三维数据采集和加工的特殊性和差异性，建立具有成果一致性好、人工干预低、过程与结果可量化评价、便于工程化实施的文物三维数据采集和加工流程规范和技术解决方案；形成基于文物数据价值的，面向文物保护需求以及前瞻性展示利用的文物数字化成果体系与采集加工规程。加快我国先进数字化技术在文物保护领域的推广与应用，推进文物保护相关科研成果转移转化，用数字化技术推动中国和希腊两大文明古国文化遗产资源优势的发挥，为加强与“一带一路”沿线国家文明互鉴发挥积极的示范作用。