《可移動(dòng)文物三維數(shù)字信息采集與建模指南》

1DB34/TXXXX—XXXX可移動(dòng)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(dòng)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(shù)方法、前期準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工、成果提交和成果應(yīng)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(dòng)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(gòu)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(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)規(guī)范》WW/T0018《館藏文物出入庫(kù)規(guī)范》DB11/T1922《文物三維數(shù)字化技術(shù)規(guī)范器物》《博物館管理辦法》（文化部令第35號(hào)）3術(shù)語和定義下列術(shù)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?fù)潢P(guān)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(cè)量設(shè)備（如：三維掃描儀對(duì)文物空間信息進(jìn)行采集和處理的一種技術(shù)方法。3.3紋理影像textureimage一種通過光學(xué)器械（如：數(shù)碼照相機(jī)）獲取的物體表面色彩信息。3.4紋理貼圖texturemapping采用UV坐標(biāo)，包含與網(wǎng)格模型映射關(guān)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(diǎn)云pointcloud通過三維掃描得到的反映文物表面幾何特征空間點(diǎn)數(shù)據(jù)的集合。2DB34/TXXXX—XXXX3.7點(diǎn)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(dòng)）、掃描對(duì)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(shí)信息的空間點(diǎn)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(jí)根據(jù)可移動(dòng)文物三維數(shù)字化應(yīng)用需求的不同，將數(shù)字化成果分為存檔類、應(yīng)用類，其中存檔類分為一級(jí)、二級(jí)，應(yīng)用類也分為一級(jí)和二級(jí)。由管理單位和技術(shù)團(tuán)隊(duì)根據(jù)項(xiàng)目需求選擇成果類型和等級(jí)。采集適應(yīng)性、采集對(duì)象及深度可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。宜根據(jù)成果類型、等級(jí)與采集方式設(shè)置科學(xué)的儀器參數(shù)，兼顧經(jīng)濟(jì)性與采集效率。表1可移動(dòng)文物數(shù)字化成果技術(shù)指標(biāo)匯總分類級(jí)別成果內(nèi)容技術(shù)指標(biāo)存檔類一級(jí)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)1.測(cè)量誤差≤0.01mm；2.平均點(diǎn)間距≤0.05mm；3.最大點(diǎn)間距≤0.2mm；4.完整度≥98%;5.點(diǎn)云噪聲≤1%;6.點(diǎn)云真實(shí)性100%;7.點(diǎn)云存儲(chǔ)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(chǔ)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(dá)的最小表面起伏變化≥尺寸誤差；4.模型存儲(chǔ)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(chǔ)格式*.jpg或*.png。二級(jí)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)1.測(cè)量誤差≤0.03mm；2.平均點(diǎn)間距≤0.2mm；3.最大點(diǎn)間距≤0.5mm；4.完整度≥95%;5.點(diǎn)云噪聲≤3%;3DB34/TXXXX—XXXX6.點(diǎn)云真實(shí)性100%;7.點(diǎn)云存儲(chǔ)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(chǔ)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(dá)的最小表面起伏變化≥尺寸誤差；4.模型存儲(chǔ)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(chǔ)格式*.jpg或*.png。應(yīng)用類一級(jí)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(dá)的最小表面起伏變化≥1mm；3.完整度100%;4.模型存儲(chǔ)格式*.obj。紋理貼圖1.貼圖像素：?jiǎn)螐?096×4096；2.空間分辨率≤0.042mm；3.完整度100%;4.貼圖存儲(chǔ)格式*.jpg或*.png。二級(jí)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(dá)的最小表面起伏變化≥2mm；3.完整度100%;4.模型存儲(chǔ)格式*.obj。紋理貼圖1.貼圖像素：?jiǎn)螐?096×4096；2.完整度100%;3.貼圖存儲(chǔ)格式*.jpg或*.png。4DB34/TXXXX—XXXX5技術(shù)方法可移動(dòng)文物三維信息采集與建模宜采用近景攝影測(cè)量結(jié)合三維掃描的技術(shù)方法，具體工作流程如下：圖1可移動(dòng)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(zhǔn)備在文物三維數(shù)字化工作開始前，針對(duì)已有資料、文物情況、技術(shù)方法適用性等進(jìn)行綜合評(píng)估并編制實(shí)施方案。根據(jù)項(xiàng)目方案配置滿足要求的設(shè)備、軟件、人員等資源。6.1.1實(shí)施方案編制對(duì)文物三維數(shù)字化工作的目標(biāo)、內(nèi)容、技術(shù)路線、成果指標(biāo)等進(jìn)行闡述，方案內(nèi)容宜包括工作概述、實(shí)施依據(jù)、工作目標(biāo)、技術(shù)路線、資源配置、組織結(jié)構(gòu)、實(shí)施計(jì)劃、質(zhì)量控制、安全保障、文物清單等。表2實(shí)施方案編制要求序號(hào)名稱說明1工作概述闡述項(xiàng)目建設(shè)背景、需求分析等2實(shí)施依據(jù)項(xiàng)目實(shí)施需遵循或參照的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3工作目標(biāo)明確項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容、數(shù)量、所采用的技術(shù)工藝和預(yù)期效果4技術(shù)路線詳細(xì)闡述項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)流程，包括技術(shù)架構(gòu)、技術(shù)要求、實(shí)施步驟、成果示例等5資源配置項(xiàng)目實(shí)施所需的軟硬件設(shè)施6組織結(jié)構(gòu)完整的項(xiàng)目實(shí)施團(tuán)隊(duì)，包括數(shù)據(jù)采集團(tuán)隊(duì)、成果制作團(tuán)隊(duì)、質(zhì)檢團(tuán)隊(duì)等7實(shí)施計(jì)劃根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施周期要求，制定合理的實(shí)施計(jì)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(chǎng)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(hào)、數(shù)量、文物尺寸（長(zhǎng)寬高）、材質(zhì)、年代、保存狀態(tài)、保存地點(diǎn)、文物照片等信息6.1.2相關(guān)資源配置根據(jù)文物三維數(shù)字化的技術(shù)要求、工期要求，配置滿足項(xiàng)目實(shí)施要求的設(shè)備、軟件和人員，根據(jù)采集對(duì)象特征和需求單位的實(shí)際情況，選定科學(xué)、合理的采集環(huán)境。6.2數(shù)據(jù)采集6.2.1現(xiàn)場(chǎng)布置包括采集空間、進(jìn)出通道、工作平臺(tái)、光照、采集設(shè)備要求等標(biāo)準(zhǔn)。表3現(xiàn)場(chǎng)布置要求序號(hào)名稱說明1采集空間獨(dú)立空間，層高2.2m及以上，場(chǎng)地具備220V交流電源，同時(shí)需根據(jù)設(shè)備和人員投入情況合理規(guī)劃場(chǎng)地空間面積和最大用電負(fù)荷2工作平臺(tái)需選擇結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的工作平臺(tái)，平臺(tái)尺寸不低于1.5m×1.2m3進(jìn)出通道應(yīng)符合GB/T23863的要求4光照應(yīng)符合GB/T23863的要求5采集設(shè)備擬選用的采集設(shè)備需滿足采集相關(guān)技術(shù)要求6.2.2安全保障開展文物數(shù)據(jù)采集應(yīng)滿足以下安全保障要求：6DB34/TXXXX—XXXXa)文物搬運(yùn)及采集過程，文物移動(dòng)或姿態(tài)調(diào)整均須由相關(guān)文物管理人員完成，采集人員嚴(yán)禁直接觸碰文物；b)采集場(chǎng)地宜選擇獨(dú)立空間，場(chǎng)地內(nèi)具備電源等設(shè)施，其最大用電功負(fù)荷應(yīng)滿足采集設(shè)備等相關(guān)要求；c)放置文物的采集平臺(tái)應(yīng)穩(wěn)固可靠，采集過程應(yīng)避免無關(guān)人員進(jìn)出采集場(chǎng)地；d)文物采集應(yīng)選擇非接觸式儀器設(shè)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(yīng)合理規(guī)劃采集安排，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，避免文物反復(fù)提??；g)文物數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)整理存儲(chǔ)并進(jìn)行備份。6.2.3采集工作6.2.3.1點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平均點(diǎn)間距、最大點(diǎn)間距、測(cè)量精度、數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行規(guī)定；對(duì)掃描數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查進(jìn)行規(guī)定。不同等級(jí)點(diǎn)云數(shù)據(jù)要求如下：表4點(diǎn)云數(shù)據(jù)指標(biāo)級(jí)別名稱存檔類（一級(jí)）存檔類（二級(jí)）測(cè)量精度=0.01mm=0.03mm平均點(diǎn)間距0.05mm0.2mm最大點(diǎn)間距0.2mm0.5mm數(shù)據(jù)完整性100%100%點(diǎn)云噪聲≤1%≤3%點(diǎn)云真實(shí)性100%100%數(shù)據(jù)格式*.xyz*.xyz每件文物點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集完成，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行以下檢查：a)數(shù)據(jù)文件名稱命名準(zhǔn)確無誤；b)套件文物單體數(shù)量應(yīng)采集完整；c)點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)完整覆蓋文物可見外表面；d)平均點(diǎn)間距、最大點(diǎn)間距數(shù)值應(yīng)在指標(biāo)限值內(nèi)；e)點(diǎn)云數(shù)據(jù)無分層且位置正確；f)點(diǎn)云數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確；g)點(diǎn)云噪聲、存儲(chǔ)格式應(yīng)滿足要求。檢查發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題后，應(yīng)立即進(jìn)行重采或補(bǔ)采。點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢查合格后應(yīng)及時(shí)填寫文物點(diǎn)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(duì)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(jìn)行規(guī)定；對(duì)影像數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查進(jìn)行規(guī)定。表5紋理影像技術(shù)指標(biāo)級(jí)別名稱存檔類（一級(jí)）存檔類（二級(jí)）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(yīng)及時(shí)進(jìn)行以下檢查：a)文物名稱等信息準(zhǔn)確無誤；b)套件文物單體數(shù)量應(yīng)拍攝完整；c)影像數(shù)據(jù)清晰區(qū)域應(yīng)完整覆蓋文物可見外表面；d)應(yīng)根據(jù)環(huán)境光影拍攝標(biāo)準(zhǔn)色卡；e)影像旁向及航向重疊度應(yīng)滿足指標(biāo)要求；f)像素實(shí)際尺寸（空間分辨率）應(yīng)滿足指標(biāo)要求；g)影像感光度（ISO）應(yīng)為數(shù)碼相機(jī)最低值；h)光圈（F）數(shù)值應(yīng)為12至22之間；i)影像曝光應(yīng)準(zhǔn)確、均勻；j)影像應(yīng)同時(shí)存儲(chǔ)raw和jpg格式。檢查發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題后，應(yīng)立即進(jìn)行重采或補(bǔ)采。紋理數(shù)據(jù)檢查合格后應(yīng)及時(shí)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(duì)三維素模完整度、尺寸誤差和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式進(jìn)行規(guī)定。對(duì)三維素模數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查進(jìn)行規(guī)定。表6三維素模技術(shù)指標(biāo)級(jí)別名稱存檔類（一級(jí)）存檔類（二級(jí)）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(yīng)及時(shí)進(jìn)行以下檢查：a)數(shù)據(jù)應(yīng)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(yīng)在指標(biāo)限值內(nèi)。6.3.2存檔類紋理模型制作對(duì)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(chǔ)格式進(jìn)行規(guī)定。對(duì)紋理模型數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查進(jìn)行規(guī)定。表7紋理模型技術(shù)指標(biāo)級(jí)別名稱存檔類（一級(jí)）存檔類（二級(jí)）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(chǔ)格式*.obj*.obj每件文物存檔類紋理模型制作完成，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行以下檢查：a)數(shù)據(jù)應(yīng)完整；b)模型UV利用率應(yīng)高于80%;c)模型貼圖應(yīng)清晰可辨，對(duì)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(yīng)在指標(biāo)限值內(nèi)。6.3.3應(yīng)用類三維素模制作對(duì)三維素模完整度、尺寸誤差和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式進(jìn)行規(guī)定。表8三維素模技術(shù)指標(biāo)級(jí)別名稱應(yīng)用類（一級(jí)）應(yīng)用類（二級(jí)）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(yīng)用類三維素模制作完成，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行以下檢查：a)數(shù)據(jù)應(yīng)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(yīng)在指標(biāo)限值內(nèi)。6.3.4應(yīng)用類紋理模型制作對(duì)紋理模型貼圖像素尺寸、空間分辨率、完整度、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式進(jìn)行規(guī)定；對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估約表9應(yīng)用類紋理模型技術(shù)指標(biāo)級(jí)別名稱應(yīng)用類（一級(jí)）應(yīng)用類（二級(jí)）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(chǔ)格式*.fbx*.fbx每件文物存檔類紋理模型制作完成，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行以下檢查：a)數(shù)據(jù)應(yīng)完整；b)模型UV利用率應(yīng)高于80%;c)模型貼圖應(yīng)清晰可辨，對(duì)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(yīng)在指標(biāo)限值內(nèi)。6.3.5質(zhì)量檢查方法表10成果質(zhì)量評(píng)估辦法9DB34/TXXXX—XXXX級(jí)別名稱存檔類（一級(jí)）存檔類（二級(jí)）應(yīng)用類（一級(jí)）應(yīng)用類（二級(jí)）檢查內(nèi)容點(diǎn)云數(shù)據(jù)、紋理數(shù)據(jù)、三維素模、紋理模型點(diǎn)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(diǎn)云間距：查驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)；測(cè)量誤差：測(cè)量數(shù)據(jù)指標(biāo)與文物實(shí)物對(duì)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(yàn)；紋理映射誤差：測(cè)量數(shù)據(jù)指標(biāo)與文物實(shí)物對(duì)比；空間分辨率：測(cè)量實(shí)物數(shù)據(jù)，利用近景攝影測(cè)量公式計(jì)算核驗(yàn)。點(diǎn)云間距：查驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)；測(cè)量誤差：測(cè)量數(shù)據(jù)指標(biāo)與文物實(shí)物對(duì)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(yàn)；紋理映射誤差：測(cè)量數(shù)據(jù)指標(biāo)與文物實(shí)物對(duì)比；空間分辨率：測(cè)量實(shí)物數(shù)據(jù)，利用近景攝影測(cè)量公式計(jì)算核驗(yàn)。模型網(wǎng)格面數(shù)量：查驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)；完整度：肉眼檢貼圖像素：查看數(shù)據(jù)屬性；空間分辨率：測(cè)量實(shí)物數(shù)據(jù)，利用近景攝影測(cè)量公式計(jì)算核驗(yàn)。模型網(wǎng)格面數(shù)量：查驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)；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(duì)存檔類原始數(shù)據(jù)、紋理模型數(shù)據(jù)和應(yīng)用類一級(jí)、二級(jí)紋理模型數(shù)據(jù)的建檔與命名進(jìn)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(duì)成果歸檔內(nèi)容、歸檔形式進(jìn)行規(guī)定：a)應(yīng)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(chǔ)，確保數(shù)據(jù)安全。6.5成果應(yīng)用DB34/TXXXX—XXXX——存檔類一級(jí)數(shù)據(jù)宜用于文物數(shù)字化存