2023 年 11 月 17 日下午，依托“中国-希腊文物保护技术‘一带一路’联合实验室”平台，由故宫博物院和希腊研究与技术基金会计算机科学研究所联合举办的“中国-希腊文物数字化保护利用技术培训”，以线上会议的方式成功举行。本次技术培训有幸邀请到了希腊研究与技术基金会计算机科学研究所的色诺芬·扎布利斯教授作为授课老师，并带来题为《先进 3D 数字技术在文化遗产领域的应用》的技术培训讲。色诺芬·扎布利斯教授是希腊研究和技术基金会 (FORTH) 计算机科学研究所 (ICS) 研究员，于 2001 年毕业于希腊克里特大学，获得计算机科学博士学位。扎布利斯教授研究领域为立体和多视角计算机视觉、3D 重建、人体运动预测、医学图像处理、人类视觉以及计算机视觉在人机交互和智能环境中的应用。此次技术培训由联合实验室副主任黄墨樵主持。来自故宫博物院数字与信息部、文物保护标准化研究所、遗产监测部、古建部 4 个部门 38 位学员在线下会场参加了此次技术培训。
技术培训活动海报
扎布利斯教授首先讲述了文化遗产数字化采集的背景，他们对需要采集的文化遗产，以环境和大小进行分类，然后根据分类，对不同文化遗产所需要用到的三维采集方法进行规划并用不同方法进行采集。
遗产从大型到小型，根据尺寸的差异选择不同的三维数据采集技术手段
在希俄斯岛皮尔吉村这种大范围建筑群，用到了无人机技术进行系统性的采集；对情况相对复杂的环境，如克诺索斯王宫遗址，除了用到无人机进行大规模的采集，还需要对细节处加以激光采集、摄影测量等技术进行补充采集处理。在采集时，光照情况是一个难点，所以最好在多云或早晨 5 点左右开始进行采集，这样日光不会太强以至于影响采集效果；对中小型、空间有限遗址或雕塑等，用到的是以摄影测量为主的中等规模的采集，这种采集方法能采集到的包括材质在内的详细结构信息。对于更小一些的文物，扎布利斯教授的团队采用到的是“纺织品扫描仪”，这种扫描仪的精度能达到 1G pix 每平方厘米，其用到的微型相机可以采集到织物的三维信息，能采集到丝绸 1mm 的结构，采集的每一张照片可达 1200 万像素。有时，采集的数据信息是可变形的，比如当我们采集一件丝绸上衣时，通过采集技术，我们不仅能得到三维数据，还可以生成它的平面图。对于一些平面上的物体，采集技术不仅能采集到平面上的信息，还能采集到深度信息。这些采集到的数字化数据能在 VR、AR、游戏、绘画等很多领域起到积极的作用，人们可以自由的使用这些精细的数据进行研究。
希俄斯岛皮尔吉村三维模型数据（无人机倾斜摄影测量）
希俄斯岛皮尔吉村三维模型数据（网格模型状态）
克罗索斯王宫（无人机倾斜摄影测量）
文物微小结构数据采集
织绣类文物三维数据采集及可视化表现
扎布利斯教授提到，在采集画作等平面文物时，还会用到高光谱成像技术。高光谱成像技术是一种能够同时获得文物光谱信息和空间信息的无损分析技术，具有辨识物体光谱分辨率高、波段数量多、图谱合一的技术特点，能够为文物的研究与保护提供最有效的数据，采集到肉眼无法看到的信息。
高光谱成像技术在文物数据采集中的应用
随后扎布利斯教授介绍了透明材质立体文物的三维数据采集。由于玻璃材质透光的特殊性，扎布利斯教授及其团队用热成像原理采集到玻璃材质的热成像图，再由此转化为三维数据资料，较为完整的采集获取了透明材质文物的三维数据。
透明材质文物三维数据采集技术方案
扎布利斯教授接着介绍了他们的数字化工作不仅用于文化遗产的物品本身，还应用在了传统手工艺的非物质文化遗产上。与文物一样，扎布利斯教授团队对非物质分化遗产也会从多个维度进行分类，并根据他们不同类别的特点制定了针对性的采集方案。一些非物质文化遗产会用到精确的动作捕捉仪器去捕捉操作者的手部动作。根据实际情况，也会用到不止一种采集方式去数字化这些文化遗产内容。
在讲座的最后，扎布利斯教授提到，数字化不仅仅只三维数字化，还包括综合数据的数字化，比如他们按照文字/图片的类别进行分类，在文字下面又会下分词典和术语，并对其所表示的含义进行多维度记录（文字、照片、三维等）；再比如事件和叙事类的内容，他们会用到数据可视化工具（如时间线、地图）去展示事件所涉及到的多种信息。所有这些数字化过的数据建立起了一个完善的数据库，最后会形成一个知识图谱，人们就可以以各种形式得到关于一个事物的不同信息。而这些信息同时会更多领域起到帮助作用。
文物信息的知识图谱建构
培训结束后，扎布利斯教授与现场学员进行了热烈的技术交流，就有关线上数据平台和数据管理标准、克诺索斯王宫三维数字化生活场景复原、大空间三维扫描替代无人机采集技术解决方案、透明材质文物三维数据采集、平面文物三维数据采集等现场学员关心的问题进行了解答和说明。
通过本次培训讲座，故宫博物院相关部处的学员了解了希腊在文化遗产三维数字化方面的技术实现框架以及相应技术应用场景，为后续故宫文化遗产保护实际运用三维数字技术提供了参考依据和实践案。本次培训同时也进一步增强了双方文保科研人员的互动和交流，为“中国-希腊文物保护技术‘一带一路’联合实验室建设和联合研究”注入了力量。
随着故宫博物院与希腊技术与研究基金会计算机科学研究所合作力度的持续加大，双方已就基于知识图谱技术的文物概念参考模型建构和人工智能模型开发与训练、基于特殊材质的文物超高清三维数据和加工技术应用，以及基于 VR、AR 等沉浸式交互技术，面向公众展示服务的文物和遗址交互技术应用方面开展联合研究达成共识。双方将持续在联合实验室框架下共同开展文物数字化保护利用关键技术的开发和应用示范，切实惠及两国文化遗产及“一带一路”沿线国家文化遗产保护利用事业。
部分问题摘录
问：目前，欧洲存在许多线上数据平台和数据管理标准，在众多的线上平台和数据库标准中，您是如何从中选择和使用的呢？
答：我们主要使用的标准是欧洲数字文化资源整合项目 Europeana 的关联数据模型 EDM（Europeana Data Model），通过构建统一的网络平台来整合欧洲具有代表性的文化遗产资源，为人们了解欧洲历史文化提供一站式浏览与检索服务，实现欧洲数字文化资源更广泛地传播与共享，并与欧洲 2000 多家机构进行了合作，在欧洲领先的研究型大学的支持下，已经拥有集博物馆、档案馆和图书馆三者为一体的资源平台。同时为了记录更多资源信息，我们还用到了国际博物馆理事会 CIDOC 提出的面向对象的参考概念模型 CIDOC—CRM，该模型主要在与落实各种异构文化遗产信息源之间的信息交换和集成，旨在提供互联网所需的语义定义和阐释，一次性将各种零碎分散的地方性信息源处理成一致的全局资源。我们选择这些标准的原因是主要是因为这些标准出自官方机构，有比较完整的标准体系，在欧洲被广泛使用。
问：我发现您在讲述克诺索斯王宫的时候提到，您可以模拟当时人们的在那里的生活方式，您可以在具体讲一讲这部分内容吗？
答：还原人们的动作我们可以用动作捕捉的方式，但问题的关键在于我们所还原的内容的历史准确性，所以这部分专业问题我们交给了考古学家，考古学家根据现有发现，给我们还原了当时场景下人们的各种生活状态，这有点像拍一部电影，我们“搭建”一个场景，想好我们想要展示的事件，然后把地点人物都进行数字化，设计好光照等，像拍 3D 电影或动画一样去制作他们。
问：在故宫无法使用无人机进行大场景的航拍三维扫描，您有什么更好的技术建议吗？
答：无法使用无人机确实在效率方面会受一定影响。我想目前可行的就是激光扫描与基于影像的三维重建两种技术手段的综合应用。目前激光扫描虽然很精确，但是无法产出高质量的图像数据，所以这两个技术我们会结合使用。先对遗址进行激光三维扫描，同时对同一位置进行拍照，也就是摄影测量，并进行贴图制作和三维重建。这样我们既有了准确的地理位置数据，又获得了高质量的图像数据。
