朱長(zhǎng)永 馬超 沈九美 南通理工學(xué)院

文物是歷史的載體，也是文明的象征， 蘊(yùn)含著豐富的歷史文化信息,中華文明的呈現(xiàn)很多都是通過(guò)文物來(lái)驗(yàn)證的，現(xiàn)代人通過(guò)文物來(lái)研究古人生活和社會(huì)發(fā)展進(jìn)程，所以要盡可能地保護(hù)好文物上面存有的歷史信息, 使得古文物上的歷史信息可以更好地服務(wù)于現(xiàn)代社會(huì)，如何借助現(xiàn)代技術(shù)更好的保護(hù)文物資源并傳承歷史文化成為現(xiàn)在眾多考古學(xué)家急需解決的問(wèn)題。本論文研究的意義在于借助三維掃描技術(shù)獲取文物表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)算法得到精準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型，建立文物數(shù)據(jù)檔案，借助現(xiàn)代化的制造工藝對(duì)文化進(jìn)行修復(fù)，重現(xiàn)歷史。

對(duì)文物數(shù)據(jù)模型的獲得主要是通過(guò)三維掃描技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，三維掃描技術(shù)是一種集成了多種高技術(shù)的三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，采用非接觸式激光測(cè)量的方法，它以點(diǎn)云形式快速獲取被攝物體陣列圖形的集合數(shù)據(jù)，將珍貴文物的幾何、顏色、紋理信息記載下來(lái)，從而構(gòu)建虛擬的三維場(chǎng)景，大大降低了數(shù)據(jù)建模的時(shí)間和人工成本。通過(guò)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的修復(fù)獲得高質(zhì)量三維數(shù)據(jù)模型，并通過(guò)3D打印技術(shù)，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量實(shí)體模型，為文物的修復(fù)、保存及文化的傳承提供了解決方案，同時(shí)借助現(xiàn)代的制造技術(shù)對(duì)文物進(jìn)行修復(fù)從而轉(zhuǎn)化為文化創(chuàng)意產(chǎn)品有利于文化的傳播。

文物數(shù)據(jù)的修復(fù)過(guò)程大致如下：首先通過(guò)三維掃描技術(shù)，掃描文物獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型，這時(shí)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型往往存在大量冗繁的數(shù)據(jù)。再次借助計(jì)算機(jī)算法對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)，通過(guò)修復(fù)將冗繁的數(shù)據(jù)刪除，從而獲得精度較高的三維數(shù)據(jù)模型，點(diǎn)云數(shù)據(jù)得修復(fù)借助magics軟件完成，其獨(dú)特得點(diǎn)云數(shù)據(jù)修復(fù)算法減少了冗繁數(shù)據(jù)得產(chǎn)生，讓數(shù)據(jù)模型更加合理；其次將處理完成的數(shù)據(jù)模型“切割”成逐層的截面，即切片；然后將生成的三維模型添加其支撐，從而保障打印過(guò)程中的穩(wěn)定性；最后導(dǎo)入到打印機(jī)逐層打印，將破損的數(shù)據(jù)模型制作出實(shí)體，并通過(guò)各種處理手法讓他與原文物模型進(jìn)行嵌合，從而保證文物模型的完整性。流程圖（如圖1－1）

（如圖1－1 文物修復(fù)及文化創(chuàng)意品開(kāi)發(fā)）

在國(guó)內(nèi)，三維掃描技術(shù)及3D打印技術(shù)應(yīng)用在文物修復(fù)方面，技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，數(shù)據(jù)模型的處理及算法各不相同，但都解決了文物的修復(fù)及傳承的價(jià)值。在陜西歷史博物館，借助三維掃設(shè)備獲取文物三維掃描數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)檔案便于文物管理，在秦陵兵馬俑的挖掘過(guò)程中，文物普遍存在損壞現(xiàn)象，通過(guò)三維掃描設(shè)備獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型，并通過(guò)三維重構(gòu)技術(shù)重現(xiàn)歷史原貌，通過(guò)3D打印技術(shù)修復(fù)受損的歷史文物并轉(zhuǎn)換為文化創(chuàng)意產(chǎn)品（圖1-2，1-3）。在北京故宮博物館，借助3D打印技術(shù)及逆向設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)受損的故宮文物進(jìn)行修復(fù)，并借助3D打印技術(shù)，將北京具有特色的傳統(tǒng)的文化產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)制，轉(zhuǎn)化為文化創(chuàng)意產(chǎn)品深受旅游愛(ài)好者的喜歡。南京師范大學(xué)楊繼全教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，通過(guò)三維掃描及3D打印的方式，制作完成1：1的古代貔貅，并通過(guò)現(xiàn)代工藝方法，再現(xiàn)古代歷史文物。

迄今為止，在各大博物館里面，均保有很多受環(huán)境影響，自然狀態(tài)下正在不斷侵蝕的文物，其本身已經(jīng)不再適合陳列展示以及長(zhǎng)途搬運(yùn)，但是由于研究或者展示需要不得不進(jìn)行陳列或展示，這就有必要通過(guò)復(fù)制手段，制作出一件替代品進(jìn)行陳列，從而滿足陳列以及研究的需要，盡量延長(zhǎng)文化的壽命。借助三維掃描技術(shù)及3D打印技術(shù)，對(duì)文物進(jìn)行復(fù)制，文化起到一種傳承及保護(hù)的作用。文化延生品的開(kāi)發(fā)，本身也是歷史文化展示的另一種形式，體現(xiàn)了文化的內(nèi)涵.

（1-2 秦陵兵馬俑工藝品）

（1-3 秦陵兵馬俑展品）

在國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)已經(jīng)日趨完善，3D打印機(jī)的設(shè)備及材料方面都也趨于成熟，各種新型材料不斷涌現(xiàn)，從原始的PLA材質(zhì)到光敏樹(shù)脂再到金屬打印等，相信不久的將來(lái)3D打印技術(shù)會(huì)深入到我們生活的方方面面改變我們的生活。