《可移動文物三維數(shù)字信息采集與建模指南》

1DB34/TXXXX—XXXX可移動文物三維數(shù)字信息采集與建模指南本文件規(guī)定了可移動文物非隱蔽表面空間信息和顏色信息的三維數(shù)字化技術方法、前期準備、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工、成果提交和成果應用。本文件適用于具有穩(wěn)定的空間形態(tài)和顏色外觀、材料非透明的可移動文物的三維數(shù)字化。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；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/T23863《博物館照明設計規(guī)范》WW/T0018《館藏文物出入庫規(guī)范》DB11/T1922《文物三維數(shù)字化技術規(guī)范器物》《博物館管理辦法》（文化部令第35號）3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1空間信息spatialdata描述器物的位置、大小、形狀、方向、幾何拓撲關系等的數(shù)據(jù)。3.2三維掃描threedimensionalscanning以非接觸方式，通過傳感器或測量設備（如：三維掃描儀對文物空間信息進行采集和處理的一種技術方法。3.3紋理影像textureimage一種通過光學器械（如：數(shù)碼照相機）獲取的物體表面色彩信息。3.4紋理貼圖texturemapping采用UV坐標，包含與網(wǎng)格模型映射關系的紋理圖像。3.5空間分辨率spatialresolution在數(shù)字影像中，相鄰兩像素之間的空間距離。3.6點云pointcloud通過三維掃描得到的反映文物表面幾何特征空間點數(shù)據(jù)的集合。2DB34/TXXXX—XXXX3.7點云噪聲pointcloudnoise在三維掃描過程中跟，受掃描環(huán)境（如空中的雜質(zhì)、震動）、掃描對象物理特性（如表面折射）等因素影響而產(chǎn)生的一類非物體真實信息的空間點數(shù)據(jù)集合。3.8三維素模three-dimensionalprimemodel僅包含幾何信息的三維模型，一般由三角網(wǎng)格面組成。3.9紋理模型texturemodel包含幾何、紋理信息的三維模型。4成果等級根據(jù)可移動文物三維數(shù)字化應用需求的不同，將數(shù)字化成果分為存檔類、應用類，其中存檔類分為一級、二級，應用類也分為一級和二級。由管理單位和技術團隊根據(jù)項目需求選擇成果類型和等級。采集適應性、采集對象及深度可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。宜根據(jù)成果類型、等級與采集方式設置科學的儀器參數(shù)，兼顧經(jīng)濟性與采集效率。表1可移動文物數(shù)字化成果技術指標匯總分類級別成果內(nèi)容技術指標存檔類一級原始數(shù)據(jù)點云數(shù)據(jù)1.測量誤差≤0.01mm；2.平均點間距≤0.05mm；3.最大點間距≤0.2mm；4.完整度≥98%;5.點云噪聲≤1%;6.點云真實性100%;7.點云存儲格式*.xyz。紋理影像1.影像像素≥5000萬；2.空間分辨率≤0.03175mm；3.影像重疊度≥50%;4.紋理存儲格式raw和*.jpg。紋理模型三維素模1.完整度100%;2.尺寸誤差≤0.1mm；3.表達的最小表面起伏變化≥尺寸誤差；4.模型存儲格式*.obj。紋理貼圖1.空間分辨率≤0.042mm；2.CIEDE2000色差平均值≤2.0；3.與網(wǎng)格模型映射的位置誤差≤0.1mm；4.完整度100%;5.貼圖存儲格式*.jpg或*.png。二級原始數(shù)據(jù)點云數(shù)據(jù)1.測量誤差≤0.03mm；2.平均點間距≤0.2mm；3.最大點間距≤0.5mm；4.完整度≥95%;5.點云噪聲≤3%;3DB34/TXXXX—XXXX6.點云真實性100%;7.點云存儲格式*.xyz。紋理影像1.影像像素≥3600萬；2.空間分辨率≤0.042mm；3.影像重疊度≥50%;4.紋理存儲格式*.jpg。紋理模型三維素模1.完整度100%;2.尺寸誤差≤0.2mm；3.表達的最小表面起伏變化≥尺寸誤差；4.模型存儲格式*.obj。紋理貼圖1.空間分辨率≤0.085mm；2.CIEDE2000色差平均值≤3.0；3.與網(wǎng)格模型映射的位置誤差≤0.2mm；4.完整度100%;5.貼圖存儲格式*.jpg或*.png。應用類一級紋理模型三維素模1.模型網(wǎng)格面數(shù)量原則上≤500萬；2.表達的最小表面起伏變化≥1mm；3.完整度100%;4.模型存儲格式*.obj。紋理貼圖1.貼圖像素：單張4096×4096；2.空間分辨率≤0.042mm；3.完整度100%;4.貼圖存儲格式*.jpg或*.png。二級紋理模型三維素模1.模型網(wǎng)格面數(shù)量原則上≤10萬；2.表達的最小表面起伏變化≥2mm；3.完整度100%;4.模型存儲格式*.obj。紋理貼圖1.貼圖像素：單張4096×4096；2.完整度100%;3.貼圖存儲格式*.jpg或*.png。4DB34/TXXXX—XXXX5技術方法可移動文物三維信息采集與建模宜采用近景攝影測量結合三維掃描的技術方法，具體工作流程如下：圖1可移動文物三維數(shù)字信息采集與建模流程5DB34/TXXXX—XXXX6工作步驟6.1前期準備在文物三維數(shù)字化工作開始前，針對已有資料、文物情況、技術方法適用性等進行綜合評估并編制實施方案。根據(jù)項目方案配置滿足要求的設備、軟件、人員等資源。6.1.1實施方案編制對文物三維數(shù)字化工作的目標、內(nèi)容、技術路線、成果指標等進行闡述，方案內(nèi)容宜包括工作概述、實施依據(jù)、工作目標、技術路線、資源配置、組織結構、實施計劃、質(zhì)量控制、安全保障、文物清單等。表2實施方案編制要求序號名稱說明1工作概述闡述項目建設背景、需求分析等2實施依據(jù)項目實施需遵循或參照的行業(yè)標準及國家標準3工作目標明確項目建設內(nèi)容、數(shù)量、所采用的技術工藝和預期效果4技術路線詳細闡述項目實施技術流程，包括技術架構、技術要求、實施步驟、成果示例等5資源配置項目實施所需的軟硬件設施6組織結構完整的項目實施團隊，包括數(shù)據(jù)采集團隊、成果制作團隊、質(zhì)檢團隊等7實施計劃根據(jù)項目實施周期要求，制定合理的實施計劃8質(zhì)量控制明確數(shù)據(jù)采集和成果制作階段質(zhì)量控制措施9安全保障包含不限于文物現(xiàn)場采集安全管理辦法、數(shù)據(jù)安全管理辦法等文物清單包含不限于文物名稱、藏品號、數(shù)量、文物尺寸（長寬高）、材質(zhì)、年代、保存狀態(tài)、保存地點、文物照片等信息6.1.2相關資源配置根據(jù)文物三維數(shù)字化的技術要求、工期要求，配置滿足項目實施要求的設備、軟件和人員，根據(jù)采集對象特征和需求單位的實際情況，選定科學、合理的采集環(huán)境。6.2數(shù)據(jù)采集6.2.1現(xiàn)場布置包括采集空間、進出通道、工作平臺、光照、采集設備要求等標準。表3現(xiàn)場布置要求序號名稱說明1采集空間獨立空間，層高2.2m及以上，場地具備220V交流電源，同時需根據(jù)設備和人員投入情況合理規(guī)劃場地空間面積和最大用電負荷2工作平臺需選擇結構穩(wěn)固的工作平臺，平臺尺寸不低于1.5m×1.2m3進出通道應符合GB/T23863的要求4光照應符合GB/T23863的要求5采集設備擬選用的采集設備需滿足采集相關技術要求6.2.2安全保障開展文物數(shù)據(jù)采集應滿足以下安全保障要求：6DB34/TXXXX—XXXXa)文物搬運及采集過程，文物移動或姿態(tài)調(diào)整均須由相關文物管理人員完成，采集人員嚴禁直接觸碰文物；b)采集場地宜選擇獨立空間，場地內(nèi)具備電源等設施，其最大用電功負荷應滿足采集設備等相關要求；c)放置文物的采集平臺應穩(wěn)固可靠，采集過程應避免無關人員進出采集場地；d)文物采集應選擇非接觸式儀器設備；e)文物影像拍攝，宜采用高顯色性，低熱量散發(fā)并具備紫外屏蔽裝置的冷光源；f)應合理規(guī)劃采集安排，及時進行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，避免文物反復提取；g)文物數(shù)據(jù)應及時整理存儲并進行備份。6.2.3采集工作6.2.3.1點云數(shù)據(jù)采集對點云數(shù)據(jù)的平均點間距、最大點間距、測量精度、數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)格式進行規(guī)定；對掃描數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查進行規(guī)定。不同等級點云數(shù)據(jù)要求如下：表4點云數(shù)據(jù)指標級別名稱存檔類（一級）存檔類（二級）測量精度=0.01mm=0.03mm平均點間距0.05mm0.2mm最大點間距0.2mm0.5mm數(shù)據(jù)完整性100%100%點云噪聲≤1%≤3%點云真實性100%100%數(shù)據(jù)格式*.xyz*.xyz每件文物點云數(shù)據(jù)采集完成，應及時進行以下檢查：a)數(shù)據(jù)文件名稱命名準確無誤；b)套件文物單體數(shù)量應采集完整；c)點云數(shù)據(jù)應完整覆蓋文物可見外表面；d)平均點間距、最大點間距數(shù)值應在指標限值內(nèi)；e)點云數(shù)據(jù)無分層且位置正確；f)點云數(shù)據(jù)真實準確；g)點云噪聲、存儲格式應滿足要求。檢查發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題后，應立即進行重采或補采。點云數(shù)據(jù)檢查合格后應及時填寫文物點云數(shù)據(jù)質(zhì)檢表，見表A.1。6.2.3.2影像數(shù)據(jù)采集對影像數(shù)據(jù)的像素、旁向和航向重疊度、空間分辨率和數(shù)據(jù)格式進行規(guī)定；對影像數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查進行規(guī)定。表5紋理影像技術指標級別名稱存檔類（一級）存檔類（二級）像素≥5000萬≥3600萬7DB34/TXXXX—XXXX旁向及航向重疊度≥50%≥50%空間分辨率≤0.03175mm≤0.042mm數(shù)據(jù)格式raw/*.jpgraw/*.jpg每件文物影像數(shù)據(jù)采集完成，應及時進行以下檢查：a)文物名稱等信息準確無誤；b)套件文物單體數(shù)量應拍攝完整；c)影像數(shù)據(jù)清晰區(qū)域應完整覆蓋文物可見外表面；d)應根據(jù)環(huán)境光影拍攝標準色卡；e)影像旁向及航向重疊度應滿足指標要求；f)像素實際尺寸（空間分辨率）應滿足指標要求；g)影像感光度（ISO）應為數(shù)碼相機最低值；h)光圈（F）數(shù)值應為12至22之間；i)影像曝光應準確、均勻；j)影像應同時存儲raw和jpg格式。檢查發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題后，應立即進行重采或補采。紋理數(shù)據(jù)檢查合格后應及時填寫紋理數(shù)據(jù)質(zhì)檢表，見表A.2。6.3數(shù)據(jù)加工6.3.1存檔類三維素模制作對三維素模完整度、尺寸誤差和數(shù)據(jù)存儲格式進行規(guī)定。對三維素模數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查進行規(guī)定。表6三維素模技術指標級別名稱存檔類（一級）存檔類（二級）完整度100%100%尺寸誤差數(shù)據(jù)格式每件文物存檔類三維素模制作完成，應及時進行以下檢查：a)數(shù)據(jù)應完整；b)模型無重疊面、無大于120°鈍角三角網(wǎng)格；c)尺寸誤差應在指標限值內(nèi)。6.3.2存檔類紋理模型制作對紋理模型的貼圖空間分辨率、紋理色差、與網(wǎng)格模型映射的位置誤差、完整度、數(shù)據(jù)存儲格式進行規(guī)定。對紋理模型數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查進行規(guī)定。表7紋理模型技術指標級別名稱存檔類（一級）存檔類（二級）空間分辨率≤0.03175mm≤0.042mm像素大小單張4096*4096（數(shù)量不限）單張4096*4096（數(shù)量不限）紋理色差CIEDE2000色差平均值≤2.0CIEDE2000色差平均值≤3.08DB34/TXXXX—XXXX紋理映射誤差≤0.1mm≤0.2mm完整度100%100%數(shù)據(jù)存儲格式*.obj*.obj每件文物存檔類紋理模型制作完成，應及時進行以下檢查：a)數(shù)據(jù)應完整；b)模型UV利用率應高于80%;c)模型貼圖應清晰可辨，對比度、飽和度適中，無明顯偏色；d)紋理無拉伸、無明顯拼接縫；e)空間分辨率、像素大小、紋理色差和映射誤差應在指標限值內(nèi)。6.3.3應用類三維素模制作對三維素模完整度、尺寸誤差和數(shù)據(jù)存儲格式進行規(guī)定。表8三維素模技術指標級別名稱應用類（一級）應用類（二級）模型網(wǎng)格面數(shù)量完整度100%100%數(shù)據(jù)格式每件文物應用類三維素模制作完成，應及時進行以下檢查：a)數(shù)據(jù)應完整；b)模型無重疊面、無大于120°鈍角三角網(wǎng)格；c)模型網(wǎng)格面數(shù)量、尺寸誤差應在指標限值內(nèi)。6.3.4應用類紋理模型制作對紋理模型貼圖像素尺寸、空間分辨率、完整度、數(shù)據(jù)存儲格式進行規(guī)定；對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行評估約表9應用類紋理模型技術指標級別名稱應用類（一級）應用類（二級）空間分辨率=存檔類無像素大小單張4096*4096單張4096*4096紋理色差=存檔類無紋理映射誤差=存檔類≤2mm完整度100%100%數(shù)據(jù)存儲格式*.fbx*.fbx每件文物存檔類紋理模型制作完成，應及時進行以下檢查：a)數(shù)據(jù)應完整；b)模型UV利用率應高于80%;c)模型貼圖應清晰可辨，對比度、飽和度適中，無明顯偏色；d)紋理無拉伸、無明顯拼接縫；e)空間分辨率、像素大小、紋理色差和映射誤差應在指標限值內(nèi)。6.3.5質(zhì)量檢查方法表10成果質(zhì)量評估辦法9DB34/TXXXX—XXXX級別名稱存檔類（一級）存檔類（二級）應用類（一級）應用類（二級）檢查內(nèi)容點云數(shù)據(jù)、紋理數(shù)據(jù)、三維素模、紋理模型點云數(shù)據(jù)、紋理紋理模型三維素模、紋理模型三維素模、紋理模型檢查方法點云間距：查驗數(shù)據(jù)指標；測量誤差：測量數(shù)據(jù)指標與文物實物對比；完整度：肉眼檢查；紋理像素：查看數(shù)據(jù)屬性；紋理色差：CIEDE2000色差公式檢驗；紋理映射誤差：測量數(shù)據(jù)指標與文物實物對比；空間分辨率：測量實物數(shù)據(jù)，利用近景攝影測量公式計算核驗。點云間距：查驗數(shù)據(jù)指標；測量誤差：測量數(shù)據(jù)指標與文物實物對比；完整度：肉眼檢紋理像素：查看數(shù)據(jù)屬性；紋理色差：CIEDE2000色差公式檢驗；紋理映射誤差：測量數(shù)據(jù)指標與文物實物對比；空間分辨率：測量實物數(shù)據(jù)，利用近景攝影測量公式計算核驗。模型網(wǎng)格面數(shù)量：查驗數(shù)據(jù)指標；完整度：肉眼檢貼圖像素：查看數(shù)據(jù)屬性；空間分辨率：測量實物數(shù)據(jù)，利用近景攝影測量公式計算核驗。模型網(wǎng)格面數(shù)量：查驗數(shù)據(jù)指標；完整度：肉眼檢貼圖像素：查看數(shù)據(jù)屬性。6.4成果提交6.4.1成果整理對存檔類原始數(shù)據(jù)、紋理模型數(shù)據(jù)和應用類一級、二級紋理模型數(shù)據(jù)的建檔與命名進行規(guī)定：DB34/TXXXX—XXXX圖2數(shù)據(jù)存檔目錄與文件命名規(guī)則6.4.2成果歸檔對成果歸檔內(nèi)容、歸檔形式進行規(guī)定：a)應包含數(shù)據(jù)成果和其他成果；b)數(shù)據(jù)成果包括原始數(shù)據(jù)、紋理模型等；c)其他成果包括工作照、工作視頻、數(shù)據(jù)質(zhì)檢表等資料；d)數(shù)據(jù)成果和其他成果均采用雙備份形式分開存儲，確保數(shù)據(jù)安全。6.5成果應用DB34/TXXXX—XXXX——存檔類一級數(shù)據(jù)宜用于文物數(shù)字化存