摘 要：研究古陶瓷器三維數(shù)字化重建，對于珍貴但殘缺的器物的修復(fù)、大量殘片拼接與器物的復(fù)原都具有十分重要的意義。本文綜述了近十年來殘損古陶瓷器三維數(shù)字化重建原理和方法的研究進展，主要包括迭代匹配法、邊緣曲線擬合法、虛擬輪廓法、軸線定位法以及剖面厚度擬合法。結(jié)合古陶瓷三維數(shù)字化重建過程中的實際問題，分析了各種方法的適用場景，提出了對于單一器物殘片的確認思路。未來，對于古陶瓷器的數(shù)字化重建，還需要考慮到不同器物數(shù)字模型的精度和可視化展示。

關(guān)鍵詞：古陶瓷器；數(shù)字化建模；三維重構(gòu)

1前言

隨著歷史的沉淀，古陶瓷器作為中華文化的瑰寶，承載著豐富的歷史信息和藝術(shù)價值。然而，由于時間的侵蝕和人為因素的影響，許多古陶瓷器遭受了不同程度的損傷。傳統(tǒng)的保護與修復(fù)方法往往受限于技術(shù)手段和修復(fù)材料，難以完全恢復(fù)其原貌。因此，探索新的技術(shù)手段，提高古陶瓷器的保護與修復(fù)水平，成為當前文物保護領(lǐng)域的重要課題。

古陶瓷器受到磕碰、撞擊、跌落等物理作用后，大多會出現(xiàn)裂紋和裂紋擴展，導致精美絕倫的器物呈現(xiàn)殘缺或破裂。研究古陶瓷器三維數(shù)字化重建，對于珍貴但殘缺的器物的修復(fù)、大量殘片拼接與器物復(fù)原以及文物解析認知和數(shù)字化展示傳播都具有十分重要的意義。近年來，隨著三維數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，其在文物保護領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。三維數(shù)字化建模技術(shù)能夠精確地獲取文物的三維形態(tài)信息，為文物的保護與修復(fù)提供了新的可能。本文將介紹三維數(shù)字化建模技術(shù)在殘損古陶瓷器保護與修復(fù)中的應(yīng)用，分析其優(yōu)勢與不足，并展望未來的發(fā)展方向。

2殘損古陶瓷器三維數(shù)字化建模的流程

2.1古陶瓷器的預(yù)處理與清理

在開始三維數(shù)字化建模之前，首先需要對古陶瓷器進行預(yù)處理和清理。這一步驟的目的是確保文物的表面干凈、無雜質(zhì)，以便后續(xù)的三維掃描能夠獲取到準確的數(shù)據(jù)。預(yù)處理可能包括去除表面的污漬、泥土等附著物，以及修復(fù)一些輕微的破損。

2.2三維掃描與數(shù)據(jù)采集

完成預(yù)處理后，接下來進行三維掃描與數(shù)據(jù)采集。使用專業(yè)的三維掃描儀對古陶瓷器進行全方位的掃描，獲取其表面的三維點云數(shù)據(jù)。在掃描過程中，需要特別注意掃描的角度、距離和分辨率，以確保獲取到的數(shù)據(jù)完整、準確且細節(jié)豐富。

2.3數(shù)據(jù)處理與模型優(yōu)化

獲得三維點云數(shù)據(jù)后，需要進行數(shù)據(jù)處理和模型優(yōu)化。通過專業(yè)的建模軟件，對點云數(shù)據(jù)進行去噪、平滑、分割等處理，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和模型的精度。同時，利用軟件的建模功能，根據(jù)點云數(shù)據(jù)構(gòu)建出古陶瓷器的三維模型。在模型構(gòu)建過程中，需要特別注意模型的幾何形狀、紋理細節(jié)和顏色表現(xiàn)，以使其盡可能接近真實的古陶瓷器。

2.4三維模型的導出與后期處理

最后一步是三維模型的導出與后期處理。將優(yōu)化后的三維模型導出為常見的文件格式（如.obj、.stl等），以便在其他軟件或平臺上進行查看、編輯和展示。此外，還可以根據(jù)需要對模型進行進一步的后期處理，如添加紋理貼圖、調(diào)整光照效果等，以提升模型的視覺效果和真實性。

3殘損青花瓷器的三維建模重構(gòu)

在本次案例分析中，選取了一件典型的殘損古陶瓷器進行三維數(shù)字化建模。該陶瓷器為青花瓷瓶，瓶身存在多處裂紋和缺損，部分圖案已模糊不清。為了盡可能還原其原始形態(tài)，我們遵循了嚴格的三維數(shù)字化建模流程。

首先，對青花瓷瓶進行了細致的預(yù)處理和清理工作。使用軟刷和專用清潔劑，去除了瓶身的污漬和泥土，同時對裂紋和缺損部分進行了初步的修復(fù)。這一步驟為后續(xù)的三維掃描和數(shù)據(jù)采集奠定了堅實的基礎(chǔ)。利用高精度的三維掃描儀對青花瓷瓶進行了全方位的掃描。通過調(diào)整掃描角度和距離，確保了數(shù)據(jù)的完整性和準確性。掃描完成后，獲得了青花瓷瓶的三維點云數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理與模型優(yōu)化階段，使用了專業(yè)的建模軟件對點云數(shù)據(jù)進行了處理。通過去噪、平滑等操作，提高了數(shù)據(jù)的質(zhì)量。同時，利用軟件的建模功能，根據(jù)點云數(shù)據(jù)構(gòu)建出了青花瓷瓶的三維模型。在模型構(gòu)建過程中，特別注重了瓶身的形狀、紋理和顏色表現(xiàn)，力求使其與真實陶瓷器相近。最后是對優(yōu)化后的三維模型進行了導出和后期處理。將模型導出為常見的文件格式后，在其他軟件平臺上進行了查看和編輯。此外，還為模型添加了紋理貼圖，調(diào)整了光照效果，使其更加逼真，如圖1所示。

4 典型殘損古陶瓷器三維建模結(jié)果的展示與分析

經(jīng)過上述流程，成功獲得了青花瓷瓶的三維數(shù)字化模型。該模型在細節(jié)上與原始陶瓷器高度一致，不僅瓶身的形狀、紋理得到了準確還原，連部分模糊的圖案也得以重現(xiàn)。

在模型展示方面，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將模型導入到特定的展示平臺中。觀眾可以通過平臺上的交互功能，對模型進行旋轉(zhuǎn)、縮放等操作，從各個角度觀察青花瓷瓶的細節(jié)。這種展示方式不僅增強了觀眾的參與感和體驗感，還使得陶瓷器的形態(tài)和特征得到了更加全面的展示。

在分析方面，本次三維數(shù)字化建模實踐取得了顯著的效果。首先，通過建模，得以更加深入地了解青花瓷瓶的形態(tài)和特征，為后續(xù)的修復(fù)和保護工作提供了重要的參考依據(jù)。其次，建模過程中的數(shù)據(jù)處理和模型優(yōu)化技術(shù)，也積累了寶貴的經(jīng)驗和技術(shù)儲備。最后，通過展示平臺上的交互功能成功地將復(fù)雜的文物信息以直觀、生動的方式呈現(xiàn)給公眾，增強了文物保護和傳承的公眾參與度。

5 總結(jié)與展望

本研究對殘損古陶瓷器的三維數(shù)字化建模與重構(gòu)技術(shù)進行了深入探討。研究通過綜合運用先進的數(shù)字掃描、三維建模及虛擬修復(fù)技術(shù)，實現(xiàn)了對殘損陶瓷器的高精度數(shù)字化再現(xiàn)。此方法不僅提升了文物修復(fù)的效率和精度，還為文物保護和展示提供了新的途徑。本研究成果對于推動文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護具有重要意義，并為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了有益的參考。隨著技術(shù)的不斷進步，我們期待能夠進一步優(yōu)化建模算法，提升模型精度和細節(jié)表現(xiàn)；同時，也希望能將研究成果更廣泛地應(yīng)用于文化遺產(chǎn)保護領(lǐng)域，為傳承和弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化貢獻更多力量。

參考文獻

[1]晉康. 三維掃描技術(shù)在陶器修復(fù)工作中的應(yīng)用[J]. 機械工程與自動化， 2022， （05）： 101-102.

[2]李明輝. 數(shù)字化技術(shù)在古陶瓷修復(fù)中的應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程，2021，（12）： 68-72.

[3]顏洪，鐘燁，李秋霞.面向出水瓷器修復(fù)的虛擬清潔訓練設(shè)計研究[J].包裝工程， 2021，42（22）：14-19.

[4]呂杰.瓷器的數(shù)字化修復(fù)與3D打印——以斗彩蓮紋雙耳瓶為例[J].遼寧科技學院學報， 2020， 22（06）： 76-78+101.

[5]訾威，方曉陽.清代陶活字數(shù)字建模與虛擬修復(fù)實驗研究[J].數(shù)字印刷，2019， （06）：31-37.

[6]林國枝.三維數(shù)字化建模在陶瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].科技傳播， 2018， 10 （19）：128-129.

[7]文曉丹.基于三維數(shù)字化的陶瓷類文物修復(fù)研究[D]. 西安理工大學， 2023.

[8]石斌，王昊，鄧三鴻.基于圖像模態(tài)遷移與集成的中國陶瓷派系識別模型構(gòu)建研究[J].數(shù)據(jù)分析與知識發(fā)現(xiàn)， 2023， 7 （12）： 88-101.

[9]劉琨，李思穎.三維動畫技術(shù)在陶瓷設(shè)計中的應(yīng)用[J].陶瓷科學與藝術(shù)， 2022， 56（11）： 70-72.

[10]徐圓圓.虛擬仿真技術(shù)在古陶瓷修復(fù)中的研究和應(yīng)用[J].明日風尚，2022，（14）：110-113.