ICS37-010DB41河南省質(zhì)量技術監(jiān)督局發(fā)布DB41/1338—2016本標準按照GB/T1.1-2009給出的規(guī)則起草。龍門石窟研究院，北京大學，北京天遠三維科技有限公司。珂、李仁舉、李隨森、査紅彬、黎毅、董偉超。DB41/T1338—2016石窟文物三維數(shù)字化技術規(guī)范本標準規(guī)定了石窟文物三維數(shù)字化的術語和定義、技術方案、三維點云采集、三維點云幾何建模、三角網(wǎng)格紋理貼圖、三維數(shù)字化成果檢查與交付。本標準適用于石窟現(xiàn)存石質(zhì)文物的三維數(shù)字化。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T18894-2002電子文件歸檔與管理規(guī)范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1三維數(shù)字化運用三維技術對物體進行三維信息采集、處理及構建數(shù)字模型的過程。3.2三維點云三維空間中點的集合，通常由三維掃描儀采集物體表面三維信息而獲得的離散點組成。3.3三維采集分辨率三維掃描儀采集的點云中相鄰點之間的平均距離。3.4點云配準將多視角拍攝的三維點云數(shù)據(jù)變換到同一坐標系下的過程。3.5三角網(wǎng)格模型以按照一定拓撲關系連接的三角形面片描述物體三維形貌的幾何數(shù)據(jù)。3.6點云三角網(wǎng)格化基于三維點云生成三角網(wǎng)格模型的過程。3.7網(wǎng)格精簡對網(wǎng)格數(shù)量依據(jù)一定的原則進行削減，從而達到降低數(shù)據(jù)量的目的。3.8DB41/1338—2016網(wǎng)格平滑改善由于三維采集噪聲影響而導致網(wǎng)格數(shù)據(jù)不光順的現(xiàn)象。3.9三角網(wǎng)格紋理貼圖按照數(shù)碼相機相對于三角網(wǎng)格模型的拍攝位姿，將相機照片貼附至三角網(wǎng)格模型上，從而生成帶有紋理信息的三角網(wǎng)格模型。3.10紋理融合消除依附于三角網(wǎng)格模型的多視點紋理照片在銜接處的色差，使紋理過度光順化。4三維數(shù)字化技術方案三維數(shù)字化工作開始前應制定技術方案，主要包括如下幾點要素：a)三維數(shù)字化任務的工程目的及技術指標；b)三維數(shù)字化對象的關鍵屬性，包括尺寸、材質(zhì)、周圍環(huán)境等；c)三維點云采集的方法及儀器；d)三維點云幾何建模的軟件及處理流程；e)三角網(wǎng)格紋理貼圖的軟件及操作流程；f)三維數(shù)字化成果的交付內(nèi)容。5三維點云采集5.1三維點云采集方法5.1.1對允許測量誤差小于2mm的待測對象，如中小佛像、佛龕、碑文、字刻、浮雕等，應采用基于三角法的面結(jié)構光三維掃描儀或者線激光三維掃描儀采集三維點云，掃描儀精度不得低于測量精度要求5.1.2對允許測量誤差為2mm～10mm的待測對象，如完整洞窟內(nèi)壁、洞窟外立面等大型場景，宜采用基于光飛行時間的大場景激光三維掃描儀采集三維點云，掃描儀精度不得低于測量精度要求的1/3。5.1.3對允許測量誤差大于10mm的待測對象，宜采用基于圖像的三維重建方法采集三維點云，通過相機拍攝系列照片并利用圖像建模軟件快速生成場景的三維模型。5.1.4三維采集分辨率應滿足待測對象特征表現(xiàn)要求。5.2三維點云采集步驟按照以下步驟進行采集：a)布置三維點云采集的現(xiàn)場條件；b)校準儀器，確保其工作性能達到最佳水平；c)規(guī)劃掃描視點，采集三維點云；d)在數(shù)據(jù)采集軟件中對原始點云進行處理；e)按照后續(xù)軟件的接口要求輸出處理后的點云數(shù)據(jù)。6三維點云幾何建模DB41/T1338—20166.1點云預處理對原始點云應進行雜點刪除、噪點平滑、點云采樣等預處理。6.2點云配準多次測量的點云數(shù)據(jù)應變換到同一坐標系下，用于實現(xiàn)坐標變換計算的對應點應不少于4個，對多片點云要進行全局優(yōu)化調(diào)整以實現(xiàn)整體誤差控制。6.3點云三角網(wǎng)格化利用三角形面片建立三維點云中點與點之間的拓撲連接關系，生成三角網(wǎng)格模型。6.4三角網(wǎng)格處理6.4.1三角網(wǎng)格精簡在保留物體細節(jié)特征的前提下，根據(jù)實際應用要求和計算機處理能力對三角片數(shù)量進行合理控制。6.4.2三角網(wǎng)格平滑在保持物體細節(jié)特征的基礎上，應適當進行噪聲處理，使整體網(wǎng)格更加光順。6.4.3三角網(wǎng)格修補應保證修補部位與已有相鄰網(wǎng)格光順連接，而且修補部位盡可能逼近物體的原貌。6.4.4幾何建模結(jié)果輸出幾何建模結(jié)果為被測物體的三角網(wǎng)格模型，輸出格式應為通用的三角網(wǎng)格文件格式，如STL，OBJ，PLY等。7三角網(wǎng)格紋理貼圖7.1紋理照片拍攝按照以下要求拍攝紋理照片：a)相機拍攝方向應盡量與物體表面垂直；b)照片應覆蓋物體的所有部位；c)照片分辨率不低于100dpi7.2三角網(wǎng)格紋理貼圖7.2.1建立三角網(wǎng)格模型與二維照片的映射關系，應精確標定照片拍攝視點相對于三角網(wǎng)格模型的位姿參數(shù)，投影誤差不超過1個像素。7.2.2對多幅紋理圖像的相鄰邊界進行紋理融合，實現(xiàn)紋理顏色光滑過渡，無明顯色差。7.3紋理貼圖結(jié)果輸出貼圖完成后導出通用格式的三維紋理模型文件，如OBJ,WRL,3DS等。8三維數(shù)字化成果檢查與交付DB41/1338—20168.1三維數(shù)字化成果檢查按照如下要素進行檢查：a)特征表現(xiàn)：三維模型包含被測物體需要表現(xiàn)的特征；b)模型正確性：三維模型無拓撲錯誤及分層現(xiàn)象；c)模型完整性：三維模型覆蓋物體整個表面90%以上的部位；d)貼圖質(zhì)量：二維紋理與三角網(wǎng)格模型實現(xiàn)精確對應，不存在錯位、拉伸、扭曲等現(xiàn)象，整體紋理圖像的多視點接縫處不存在色彩過渡不光滑的現(xiàn)象。8.2三維數(shù)字化成果交付三維數(shù)字化成果的歸檔和管理應符合GB/T18894-2002的規(guī)定，交付成果應包括如下內(nèi)容：a)技術方案書；b)采集過程記錄表；c)對每個對象的掃描完成后，應提交三維數(shù)據(jù)采集記錄表，見附錄A；d)數(shù)據(jù)文件：2)幾何建模結(jié)果文件；3)紋理貼圖結(jié)果文件。e)總結(jié)報告。DB41/T1338—201