遗址文物数字化关键技术研究及其应用0721课件.ppt

1、遗址文物数字化关键技术研究及其应用申请单位:浙江大学良渚文化博物馆浙江省科技计划项目浙江省科技计划项目背景n国家对文物保护越来越重视, “保护为主、抢救第一、合理利用、加强管理”的十六字方针 n浙江省丰富而众多的文化遗产资源n对文化遗产的保护、传承与发扬是建设文化大省，全面推进小康社会建设的迫切需要 n在新的历史条件下，文物保护研究与开发利用又面临了各种新的复杂情况与艰巨的压力 n目前许多代表特定时期文化内涵的文化遗址在地域上分布较为广泛 n信息技术的发展为遗址文物的数字化提供了坚实的技术基础 研究应用现状n数字化文物保存与存档n数字化虚拟博物馆n虚拟文物遗址再现n虚拟文物修复与复原 数字化文

2、物保存与存档n三维扫描仪数字化米开朗基罗计划 3d-MURALE重建的酒神狄厄尼索斯像IDP项目使用精密数码照相扫描仪获取二维文物信息n二维文物信息数字化获取(扫描,拍摄)n计算机视觉方法数字化虚拟博物馆n以文字图片为主要展示内容的系统 n以IBR技术为核心的三维场景和三维展品的展示n建立于虚拟环境上的博物馆美国本土学校的教育项目4D/NMAI Virtual Museums ProjectMultimedia Multi-User Dungeon (MMMUD) System 提供了共享的虚拟环境和一个建立在虚拟环境上的虚拟博物馆虚拟文物遗址再现n虚拟信息叠加于真实场景中,也可以在真实场景中

3、提供虚拟的注释ARCHEOGUIDEEname虚拟文物修复与复原n二维文物修复或文物表面的修复n三维模型的修复 国内外现状分析与趋势n国际上文物数字化技术研究的涵盖面已经比较全面,但国内起步较晚，研究水平相对于美国西欧等发达国家还处于较低的水平 n虽然使用了大量的最新技术，但是有些关键性技术使用的是通用技术(如大幅面二维文物获取,三维文物中纹理获取 ) n先前的文物数字化研究集中于虚拟现实技术在文物中的应用，但是深度广度不够n随着大量文物数字化存档的完成，文物数字化的研究与应用将朝着更广的方向发展 项目目标n将针对当前遗址文物合理开发利用与有效保护之间冲突，以及人们鉴赏研究的文物需求与传统博物

4、馆陈列方式之间的矛盾，提出一个遗址文物数字化的技术研究与应用开发解决方案；n建立一个以计算机与网络为基础的数字化虚拟遗址文物博物馆环境，使参观者或研究保护人员能够通过电脑屏幕或者三维投影设备观赏、查阅文物信息；n结合浙江省典型的遗址文物，如：良渚文化，进行应用验证。n我们的总体目标如下页图所示，是由获取专门技术、设备与工具软件；数字遗址文物博物馆软件；良渚文化的应用示范三个具体目标组成的项目目标总体图设备平台：设备平台：数字化获取设备数字化获取设备配套系列软件包配套系列软件包软件平台：软件平台：遗址文物信息开发利用软件平台遗址文物信息开发利用软件平台综合型的数字遗址文物博物馆通用平台综合型的数

5、字遗址文物博物馆通用平台应用层：应用层：良渚文化遗址应用示范良渚文化遗址应用示范关键支撑技术：关键支撑技术：精确定位及误差控制技术精确定位及误差控制技术多媒体虚拟场景混合建模技术多媒体虚拟场景混合建模技术多媒体虚拟场景协调展示技术多媒体虚拟场景协调展示技术纹理贴图自动生成技术纹理贴图自动生成技术项目内容（一）n遗址文物场景信息获取的现有技术、设备和工 具软件的分析和选择，配置一套适合遗址文物场景信息获取的经济、高效的设备及具体实施方案。 n遗址文物物体信息获取设备及工具软件的设计和开发，以满足遗址文物物体多角度照片的快速获取及建模、三维纹理贴图的精确获取及快速生成。(1) 数字化信息获取技术及

6、软硬件设备研究开数字化信息获取技术及软硬件设备研究开发发项目内容（二）(2) 遗址文物信息开发利用的关键技术研究遗址文物信息开发利用的关键技术研究n面向遗址文物博物馆的多媒体虚拟场景建模技 术的研究和设计。 n多媒体虚拟场景协调展示技术的研究和开发。 n面向遗址文物博物馆虚拟场景绘制技术的研究。n适合网络传输的文物建模和展示技术的研究。 项目内容（三）(3) 综合型的数字遗址文物博物馆原型系统综合型的数字遗址文物博物馆原型系统的研究开发的研究开发n综合型遗址文物博物馆框架软件的设计和建构。n面向专家文物研究和鉴赏的软件的设计和开发。 n面向参观旅游者文物观赏的软件的设计和开发。 n面向专家异地

7、文物研讨的软件平台的设计和开发。项目内容（四）(4) 良渚文化的应用示范良渚文化的应用示范n以良渚文化博物馆作为良渚文化数字化的试点单位，使用我们的数字化获取设备对个别文物做数字化获取示范。 n以良渚文化博物馆作为试点，验证我们的综合型数字遗址文物博物馆原型系统以及其他通用软件构件。关键技术n文物对象位置和角度的精确定位和纹理贴图生成技术。文物对象位置和角度的精确定位和纹理贴图生成技术。此关键技术主要解决如何利用机械装置来获得能够满足数字化获取软件中需要的各种位置、角度等参数，以及如何通过这些精确的参数进行纹理得合成算法与技术。 n多媒体虚拟场景混合建模技术。多媒体虚拟场景混合建模技术。此关键

8、技术主要解决如何在虚拟场景中对数量庞大的文物多媒体信息进行有效的组织和建模，如何便捷的将文物的多媒体信息集成到虚拟场景建模中去的问题。 n多媒体虚拟场景协调展示技术。多媒体虚拟场景协调展示技术。此关键技术是对于混合建模的虚拟场景，如何能够将形式多样的文物多媒体信息，如三维场景、视频、图象、语音及文字等协调地展示出来。 n综合型遗址文物博物馆框架构建。综合型遗址文物博物馆框架构建。此关键技术解决如何构建综合型的遗址文物博物馆的框架以满足通用性的需要，解决各个软件构件之间的数据交换问题以及数据通信协议的定义。预期目标n成果形式：成果形式：专利1项；论文3篇；软件若干； n技术指标：技术指标：1.数

9、字化文物信息获取硬件设备及相关软件n多角度高精度快速数码照相拍摄获取,三维纹理贴图自动生成;拍摄精度应该达到每平方毫米9个pixel以上;2.基于多种媒体混合建模与绘制软件基于多种媒体混合建模与绘制软件n对由多种媒体混和建模的虚拟场景进行协调展示;能够在当前主流的PC机上进行实时的绘制和展示 3.综合型的数字遗址文物博物馆原型系统综合型的数字遗址文物博物馆原型系统n数字博物馆的场景漫游功能，精细文物的鉴赏功能，多种媒体混合展示功能以及导游功能;能够在大范围的实际环境中使用并实际完成大规模的数字博物馆建设 n经济指标：经济指标：1.生产成本生产成本n数字化文物信息获取设备，由数码相机3.5万元，

10、机械装置等配套设备7000元共计4.2万元。三维扫描仪可由用户任意选择。 2.市场比较市场比较n彩色三维扫描仪与单色三维扫描仪，价格相差三倍,通过彩色三维纹理贴图获取设备的研发，以较低的价格可以获得相同的效果n混合建模的软件,典型的有RealViz公司的SceneWeaver软件，价格约为500美元。而基于多种媒体混合的建模与绘制软件具有更强的多种媒体混合建模功能，价格也将更具有竞争力n目前市面上使用最多的数字博物馆的基本是按照以QTVR为中心的模式建立的，这样的模式限制了参观者的参观角度和运动范围 3.市场收益市场收益n直接经济效益:项目的成果可以广泛的应用于各种文物数字化项目 n间接经济效

11、益:促进旅游业的发展，全面带动旅游市场 应用前景n文物的永久保存文物的永久保存浙江省具有丰富的文物资源，到1999年底，已有国家级文物保护单位28处，省级文物保护单位323处。但是，许多文物资源面临着保护困难的局面，有些甚至遭到人为的破坏。n文物研究文物研究分散的文物遗址与文物的分散馆藏给文物研究带来了较大的困难,虚拟遗址文物的集中存储为文物研究提供了新的科技手段。n文物的普及教育与宣传文物的普及教育与宣传中国博物馆数目众多，截至2000年底，国内博物馆的总数为1384座，加上其他部门及民间那博物馆，各类博物馆已达2000余座，预计到2015年，博物馆的数目还要在这基础上增加1000座。然而，

12、与如此众多博物馆相对应的是，许多博物馆缺乏充分的藏品，馆舍及相应的展出条件。数字化虚拟博物馆为文物的普及，教育与宣传提供了更丰富的手段 。组织方式浙江大学人工智能所浙江大学人工智能所良渚文化博物馆良渚文化博物馆n建立由良渚博物馆负责人和课题组负责人组成的联合领导小组，负责课题研究及实施的总体协调与所需各方面资源的保证。n建立以课题负责人为组长的规划及技术组，负责课题研究的总体设计、协调、质量控制保证以及系统集成；聘请专职技术管理人员负责项目的规范化管理。n按照课题的关联性进行分解，将本项目划分为文物获取设备及配套软件研制、多媒体虚拟混和场景协调展示平台、综合型的数字遗址文物博物馆原型系统。具体

13、分工：1. 以课题组负责人、各子项目组负责人为主，项目组成员共同研究系统总体框架。 2. 良渚文化博物馆参与项目设计和研究。 3. 良渚文化博物馆对项目成果进行试点应用。技术路线整个项目技术路线整个项目技术路线总体需求分析和调研总体规划和设计数字化获取设备设计和开发遗址文物信息开发利用的关键技术现有获取设备和软件综合方案综合遗址文物博物馆平台良渚文化博物馆文物获取示范良渚文化应用示范技术路线面向遗址文物的数字化信息获取设备技术路线面向遗址文物的数字化信息获取设备技术路线 设备调研和需求分析设备总体规划和设计硬件初步设计硬件初步定型硬件设计制造关键算法研究和测试软件原型系统开发软件正式系统开发实

14、际应用测试硬件调整软件修改技术路线遗址文物信息开发利用的关键技术路线遗址文物信息开发利用的关键技术路线 遗址文物信息开发利用调研关键技术总体规划和设计混和建模技术研究传统虚拟场景绘制算法研究多媒体展示方式研究混和建模设计和实现探索混和场景协调展示研究及原型系统开发混和建模改进展示形式改进实际应用测试展示平台正式开发技术路线综合型的数字遗址文物博物馆原型系统技术路线综合型的数字遗址文物博物馆原型系统技术路线 综合型 的数字遗 址文物调 研和需求 分析原型系 统总体规 划和设计原型系统详细设计和框架程序开发虚拟场景多媒体协调展示平台开发文物数字化获取设备研制原型系统开发集成实际文物获取为原型系统提

15、供内容实际应用测试进度安排IDTask NameStartFinishDuration20042005JulOctJanJunAprMayFebAugMayMarMarJanFebSepDecAprNov130d2004-2-112004-1-1总总体体需需求求分分析析和和调调研研230d2004-3-242004-2-12总总体体规规划划和和设设计计360d2004-6-162004-3-25现现有有获获取取设设备备和和软软件件综综合合方方案案4130d2004-11-292004-6-1数数字字化化获获取取设设备备设设计计和和开开发发5150d2005-5-122004-10-15遗遗址址

16、文文物物信信息息开开发发利利用用的的关关键键技技术术675d2005-8-252005-5-13综综合合遗遗址址文文物物博博物物馆馆平平台台750d2005-11-32005-8-26良良渚渚文文化化博博物物馆馆文文物物获获取取示示范范860d2005-12-192005-9-27良良渚渚文文化化应应用用示示范范JunJulAugSepOctNovDec现有工作基础和条件现有工作基础和条件n浙江大学人工智能研究所 先进的研究设备，为研究和应用项目的展开提供了较好的基础条件研究队伍壮大，由博导、副教授、讲师与博士、硕士生和本科生所构成的合理的专业研究团队在计算机各学科领域处于国内领先地位，在国际

17、上也有一定的影响和知名度n良渚文化博物馆博物馆占地12.88亩，建筑面积1600平方米，内设一个序厅三个展厅，共展出良渚文化器物400余件（组）已接待青少年学生及社会各界人士20余万人次,其中包括原国务院总理朱镕基，原全国政协主席李瑞环等党和国家领导人以及省部级以上领导干部百余人虽然良渚文化在国内、国际上具有了一定的知名度，但随着科技的发展，原有的种种陈列手段已不能满足人们的需求 经费预算经费预算(1)支支 出出 科科 目目金金 额额（万元）（万元）计计 算算 根根 据据 及及 理理 由由合合 计计77.877.81. 1. 设备费设备费55.855.8全景获取设备3用于获取场景全景图单色三维

18、扫描仪30单色文物三位模型获取数码相机10文物表面纹理获取服务器及PC6数字博物馆试点服务；开发设备更新配件3设备配件（相机镜头等）Visual Studio1开发软件3dmax2.8三维场景建模其他设备折旧费1.5已有开发设备（如PC等）折旧费2. 2. 资料印刷费资料印刷费3.53.5论文资料2IEEE,ACM等资料费用图书资料1文物相关，虚拟现实相关图书资料印刷复印费0.5有关材料的印刷及复制经费预算经费预算(2)3. 3. 能源材料费能源材料费0.50.5计算机耗材0.25软盘、可写式光盘、打印纸、色带，打印墨水等能源费0.25水、电等费用4. 4. 会议及调研费会议及调研费3 3调研费1国内外有关内容的研究和实施情况调研会议费2VSMM,EVA等国际会议费用5. 5. 租赁费租赁费1 16. 6. 鉴定验收费鉴定验收费1.51.57. 7. 人员经费人员经费3 38. 8. 管理费管理费1.51.59. 9. 其他费用其他费用8 8成果发表1.5发表论文专利申请1.5申请发明专利示范应用5良渚示范应用谢谢谢谢