當(dāng)?shù)貢r間4月15日，巴黎圣母院突發(fā)大火。人們在痛心疾首的同時，也在尋找如何修復(fù)巴黎圣母院的方式。比如美國藝術(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。這一次掃描點囊括大教堂內(nèi)外50多個地點、對細(xì)節(jié)進行多次掃描、收集了超10億個數(shù)據(jù)點的激光掃描，將巴黎圣母院的全貌精確地記錄了下來。

激光掃描技術(shù)

事實上，激光掃描技術(shù)已被多次運用到全球各地的文物保護工作中。記者專訪了負(fù)責(zé)過廣東省博物館、成都武侯祠博物館等多個文化保護數(shù)字化項目的中德人工智能研究院高級研究員劉凡(化名)，來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和激光攝像頭組成。將掃描儀放置到一個點位，就可以通過計算激光發(fā)射后打到障礙物返回所需的時間，從而測算空間的距離。

原理

“其實這是一個很簡單的原理，用到的公式就是速度×時間/2。”劉凡打了個比方，如果光的速度是30萬千米每秒，如果光打到墻上再回來花了1秒，那從測量點位到那堵墻的距離就是30萬千米/2=15萬千米。

步驟

激光掃描成像有3個步驟：掃描、拍攝、后期。建模的第一步是要收集數(shù)據(jù)。當(dāng)激光掃描儀運作時，我們能看到攝像頭一直在那兒轉(zhuǎn)，其實就是在四處掃描，計算空間距離。掃描過后，會得到很多點云，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，還得換個點位再掃。“像你在不同位置看同一個物體，你所獲得的視界會不一樣。”劉凡解釋道，這是為了讓模型能夠“活”起來。

激光掃描儀掃出來的圖像雖然有顏色，但顏色精度不高，“看起來就像馬賽克”。如果要做一個精度高、又漂亮的三維模型，除了激光掃描儀以外，還要用單反相機來拍攝記錄建筑，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)放到計算機中進行數(shù)據(jù)建模，就能得出用點云拼出來的空間三維模型。在三維模型出來后，工作人員會根據(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，真實世界中的物體就完成了數(shù)字化的過程，保留這一刻的永恒。