三維小知識
2019年4月巴黎圣母院的失火,讓這一文化瑰寶經歷了一場浩劫,不幸中的萬幸是,在2015年有人對整個巴黎圣母院進行了三維激光掃描,精度精確到毫米級,使得整個巴黎圣母院都以數字的形式被保存下來,這些精確的數據為復原修復提供了很大的便利。這次災難,讓普通民眾從直觀了解了“三維數字存檔”這個話題。同時,我們也問自己,中國也有大量的文物古代建筑,是否有必要對這些古代建筑進行精確的數字存檔?需要這么做的話,國內有相應的技術么?
之前有人特別感性的回答這個問題,他說:
“三維數字化可以讓更多的人看到(這樣東西),地理上的距離不再是問題。三維數字化也可以在有事的時候回復到原來的樣子。而且隨歲月的變化,文物會變的老舊,讓我們看看它原來的樣子,也很好啊”。
2020年,新冠病毒的爆發導致我們無法出門,之前做的三維數字化工作得以為大家服務。比如線上博物館的開放,讓普通民眾足不出戶就可以在線觀看。
那么我們來簡單了解一下,三維數字存檔的一些小知識:
三維數字存檔在眾多領域應用廣泛,而一提到它,我們就不得不了解一下與該技術息息相關的的三維掃描技術,那么基于三維掃描的數字存檔方案有哪些方面的內容呢,今天我們就具體的來了解一下。
首先我們來了解一下什么是數字存檔,它通過三維掃描技術將現實世界的對象轉化為X、Y、Z、R、G、B數字信息,然后“搬”入計算機或其它儲存設備進行永久性保留。數字存檔經常應用于不可再生文物的保護及影視場景的再次利用。
接著我們在通過兩個具體的案例來直觀一下數字存檔方案的內容。
數字存檔方案一:三維數字化存檔在文物古跡中的使用
文物古跡指人類在歷史上創造或人類活動遺留的具有價值的不可移動的實物遺存,包括地面與地下的古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻、近現代史跡及紀念建筑、由國家公布應予保護的歷史文化街區(村鎮),以吸其中原有的附屬文物。
而在傳統的測繪工作中,其工具多使用容易變形的皮尺、繩尺,判讀記錄全靠肉眼,測量方法多為"以點概面”, 即選取少量構件進行測繪而據以推演。這樣的測繪結果在相當程度上依賴于測繪人的個人經驗和臨場判斷,且無法準確描繪異形構件(如山西民間常見的隨形梁)的空間特征,在全面性、準確性兩方面均不能令人滿意。
三維激光掃描系統由掃描儀硬件和相應控制軟件、后期數據處理軟件組成。相比于傳統測繪技術,三維激光掃描系統的測量結果誤差小,分辨率可控,并基本消除了人為因素的影響。掃描獲得的三維點云包含所有可見構件的坐標信息,可在電腦中隨意移動、翻轉,切片,便于測量,更可與CAD圖紙進行比對。
數字存檔方案二:三維掃描技術在公共安全領域的應用
科技強警,如何利用高科技治理犯罪和預防犯罪的發生成為公安系統共同的議題。而三維掃描技術在公共安全領域的應用與傳統的測繪記錄手段相比有著很大的優勢:1.非接觸采集數據,不會對現場造成破壞;2.數據全面,高精度的三維模型與彩色紋理還原現場;3.采集速度快,最快恢復社會秩序, 減少對公眾正常活動的干擾;4.主動掃描,主動發射光束,對外界環境要求低。
三維掃描技術在公共安全領域的作用主要有以下幾個方面:
1、現場復制、數字化記錄存檔
由于刑事案件、交通事故或火災等案發現場的形成都具有很大的突發性,使得案發現場的保護成為難點。案發現場- - 旦撤銷或遭到破壞便很難還原。
喜歡追TVB刑偵探案類劇集的粉絲們不知道最近追了新一季的《法證先鋒4》沒,該劇第一集開場就引入了新一代刑勘技術——罪案現場3D掃描還原,不得不說編劇的想法非常與時俱進,契合真實的現勘技術趨勢。劇中有一幕鑒證警員使用F6手持3D掃描設備還原兇案現場,并極速得到真實優質的3D數據的場景,而這一技術實際上正運用于中國多地公安的實戰工作中。還有一幕鑒證警員架設Faro法如三維掃描儀掃描犯罪現場,快速、簡便、高數據精度、全角度、可測量的實現了犯罪現場的場景再現。
借助三維掃描設備,就可以將真實案發現場完整的記錄保存下來,即把案發現場“復制”到計算機中。在撤離案發現場后可以隨時在計算機中對掃描數據進行測量、分析,以提取重要信息。
2、測繪分析
(1)人體數據分析
人體數據的獲取在公共安全領域十分重要。三維掃描儀器能快速記錄人的體型、膚色和穿著等信息,且具有易用、便攜等特性,這使得捕獲人體復雜的信息變得前所未有地簡單。辦案人員可以根據需要掃描整個人體或指定部位。
(2)足跡分析
之前辦案人員對案發現場的足跡分析主要依靠照片及辦案經驗來獲取信息,判斷容易存在誤差。而三維掃描儀可快速、準確完成案發現場的數據采集及形成案發現場足跡的三維模型,辦案人員可以通過所獲取的三維模型進行測量、對比分析,以確定嫌疑人員的人數,身高、體重及鞋的磨損程度等信息,為最終確定疑犯提供有效依據。
此外,三維掃描技術還應用在彈道分析、血跡分析、碰撞擠壓分析、道路坡道計算分析等方面。
3、VR/AR展示、三維模擬動畫
VR/AR在公共安全領域的應用以三維數據為基礎,應用虛擬技術、體感操控、動作捕捉等模擬設備,構建出一個高度真實的交互式三維環境,使體驗人員能沉浸在三維構筑的虛擬環境中,做到真正的“身臨其境”。基于三維掃描數據建立的模型結合動畫軟件,通過制作模擬動畫,還原事件,讓案情一目了然。
上海滬敖信息科技有限公司是一家致力于三維數字化行業解決方案的技術型企業。公司以行業應用為出發點,為客戶提供三維數字化采集、三維數據處理等一系列服務。滬敖擁有手持三維掃描儀、小空間三維掃描儀、地面三維激光掃描儀、無人機實景三維系統、3D打印機等多種技術手段,是行業內知名設備的簽約合作伙伴。從幾厘米到幾十米的對象、或從幾米到上千米的三維空間,滬敖均可提供涵蓋軟硬件產品和技術服務的完整解決方案。