當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月15日，巴黎圣母院突發(fā)大火。人們?cè)谕葱募彩椎耐瑫r(shí)，也在尋找如何修復(fù)巴黎圣母院的方式。比如美國(guó)藝術(shù)歷史學(xué)家安德魯·塔隆在2015年用激光掃描記錄的巴黎圣母院。這一次掃描點(diǎn)囊括大教堂內(nèi)外50多個(gè)地點(diǎn)、對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行多次掃描、收集了超10億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的激光掃描，將巴黎圣母院的全貌精確地記錄了下來(lái)。

激光掃描技術(shù)

事實(shí)上，激光掃描技術(shù)已被多次運(yùn)用到全球各地的文物保護(hù)工作中。記者專訪了負(fù)責(zé)過(guò)廣東省博物館、成都武侯祠博物館等多個(gè)文化保護(hù)數(shù)字化項(xiàng)目的中德人工智能研究院高級(jí)研究員劉凡(化名)，來(lái)科普一下什么是激光掃描技術(shù)。

激光掃描儀主要由顏色相機(jī)和激光攝像頭組成。將掃描儀放置到一個(gè)點(diǎn)位，就可以通過(guò)計(jì)算激光發(fā)射后打到障礙物返回所需的時(shí)間，從而測(cè)算空間的距離。

原理

“其實(shí)這是一個(gè)很簡(jiǎn)單的原理，用到的公式就是速度×時(shí)間/2。”劉凡打了個(gè)比方，如果光的速度是30萬(wàn)千米每秒，如果光打到墻上再回來(lái)花了1秒，那從測(cè)量點(diǎn)位到那堵墻的距離就是30萬(wàn)千米/2=15萬(wàn)千米。

步驟

激光掃描成像有3個(gè)步驟：掃描、拍攝、后期。建模的第一步是要收集數(shù)據(jù)。當(dāng)激光掃描儀運(yùn)作時(shí)，我們能看到攝像頭一直在那兒轉(zhuǎn)，其實(shí)就是在四處掃描，計(jì)算空間距離。掃描過(guò)后，會(huì)得到很多點(diǎn)云，他們代表了每一束激光到達(dá)的距離。

掃完一次，你以為就結(jié)束了?不，還得換個(gè)點(diǎn)位再掃。“像你在不同位置看同一個(gè)物體，你所獲得的視界會(huì)不一樣。”劉凡解釋道，這是為了讓模型能夠“活”起來(lái)。

激光掃描儀掃出來(lái)的圖像雖然有顏色，但顏色精度不高，“看起來(lái)就像馬賽克”。如果要做一個(gè)精度高、又漂亮的三維模型，除了激光掃描儀以外，還要用單反相機(jī)來(lái)拍攝記錄建筑，獲得物體的原始顏色信息。

后期處理

最后是后期處理。將獲得的數(shù)據(jù)放到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，就能得出用點(diǎn)云拼出來(lái)的空間三維模型。在三維模型出來(lái)后，工作人員會(huì)根據(jù)拍攝的照片，將原始顏色信息添加到模型中。這一步稱作“貼圖”。

在各種后期處理完成后，真實(shí)世界中的物體就完成了數(shù)字化的過(guò)程，保留這一刻的永恒。