手持式三维扫描测量在文保和修复中的关键技术研究与应用开题报告

1. 研究目的与意义

我国历史悠久,文化遗产众多,其中文物是重要的一部分。文物是不可再生资源, 是前人智慧的结晶，然而由于文物器物本身的脆弱性和独一无二性，并且文物在出土后也难于长久保存，如何准确获取、保护、传承、展示这些文物成为摆在全体文物工作者面前的重要问题。文物的数字化保护技术的出现,为文物保护开辟了新的途径。

文物的数字化思想起源于二战之后的经济复苏中，进而演变。二战结束后，作为战败国的日本为了恢复和振兴经济，在60年代初提出了科技立国方针：一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场，其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上的应用最为突出。要实现国产化的改进，就迫切需要对别国优秀的产品、技术进行消化、吸收、改进和挖潜。逆向工程技术为日本的经济振兴，创造和开发新产品奠定了良好基础。发展到现在，这一技术已成为世界各国在制造业中不可缺少的重要手段。

文物数字化保护主要应用到的技术手段是三维激光扫描技术。三维激光扫描技术是逆向工程的技术核心，也是逆向工程数据采集和输入的必要手段。通过仪器进行三维扫描，可以准确无误的获取被扫物体的空间点位信息，通过所扫描的点云的数字化处理，可以真实再现物体的完整比例结构，从而进行文物的保护和修复。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：本论文主要研究用三维激光扫描测量仪进行逆向工程的新技术，采用高精度的手持三维激光扫描仪对一测绘实体（待修复的文物）数字化重建，通过三维激光扫描测量采集数据、三维建模（点云上特征点提取）、对残缺部分进行数字修复，在三维模型上进行三维可视化制作，实现三维重建。给出手持式三维激光扫描技术在几何模型重构的三维数字化数据采集、三维建模的技术流程，并对其几何模型重构技术的测量精度进行实际验证。

预期目标：通过使用手持式三维扫描测量仪对文物进行三维扫描，将扫描得到的点云输入到电脑软件 geomagic studio生成三维立体图像。在软件中进行点云的拼接和图像的修复，若有破损的文物则进行修复，利用3D打印机打印出所做的文物实体，以便于对文物进行研究，记录及观赏等，达到对文物保护和修复的目的。同时制作出可进行数字化展示的完整文物3D图像。

3. 研究的方法与步骤

1. 获取实物信息，本论文需先得到被修复文物的形态等基本要素。

2. 在扫描测量之前要详细了解所测量对象的信息，如材质软硬、精度要求、表面粗糙度，确定产品要达到的精度。根据收集的信息拟定方案，提出测量要求。

3. 根据测量要求利用手持三维激光扫描仪进行文物的数据采集。 测量得到大批无序的点云数据，整理后就是所得资料。

4. 参考文献

1、余明，丁辰，刘长征等.北京故宫修复测绘研究.北京：测绘通报,2004

2、徐进军，张民伟.地面三维激光扫描仪现状与发展.测绘通报，2007

3、杨伟，刘春，刘大杰 .激光扫描数据三维坐标转换的精度分析.工程勘察，2004

5. 计划与进度安排

4月8日-4月10日对手持三维激光扫描仪进行深入细致的了解和学习，为下面即将要开展的工作做准备。

八号到江枫校区找李老师学习手持激光扫描仪的操作，熟悉如何贴靶标点，了解贴靶标点的所有注意事项以及一些现场需要注意的事项，为扫描测量提前做好准备工作。

4月13日-4月17日选定文物，进行三维激光扫描。