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ICS 37-010 A 15 DB41 河南省地方标准 DB41/T 1338 2016 石窟文物 三维数字 化技术规 范 2016-12-08 发布 2017-03-08 实施 河 南 省 质 量 技 术 监 督 局 发布 DB41/1338 2016 1 前 言 本标准 按照GB/T 1.1-2009 给出的 规则 起草。本标准 起草 单位：龙 门石 窟研究 院，北京 大学，北 京天远 三维 科技 有限 公司。主要起 草人：侯 玉 珂、李 仁举、李随 森、査红 彬、黎毅、董伟 超。DB41/T 1338 2016 2 石 窟文物 三维数字 化技术 规范 1 范围 本标准 规定 了石 窟文 物三 维数字 化的 术语 和定 义、技术方 案、三维 点云 采集、三维 点云 几何 建模、三角网 格纹 理贴 图、三维 数字化 成果 检查 与交 付。本标准 适用 于石 窟现 存石 质文物 的三 维数 字化。2 规范性 引用 文件 下列文 件对 于本 文件 的应 用是必 不可 少的。凡 是注 日期的 引用 文件，仅 所注 日期的 版本 适用 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 单）适用 于本 文件。GB/T 18894-2002 电子 文 件归档 与管 理规 范 3 术语和 定义 下列 术 语和 定义 适用 于本 文件。3.1 三维数 字化 运用三 维技 术对 物体 进行 三维信 息采 集、处理 及构 建数字 模型 的过 程。3.2 三维点 云 三维空 间中 点的 集合，通 常由三 维扫 描仪 采集 物体 表面三 维信 息而 获得 的离 散点组 成。3.3 三维采 集分 辨率 三维扫 描仪 采集 的点 云中 相邻点 之间 的平 均距 离。3.4 点云配 准 将多视 角拍 摄的 三维 点云 数据变 换到 同一 坐标 系下 的过程。3.5 三角网 格模 型 以按照 一定 拓扑 关系 连接 的三角 形面 片描 述物 体三 维形貌 的几 何数 据。3.6 点云三 角网 格化 基于三 维点 云生 成三 角网 格模型 的过 程。3.7 网格精 简 对网格 数量 依据 一定 的原 则进行 削减，从 而 达 到降 低数据 量的 目的。3.8 1 DB41/1338 2016 3 网格平 滑 改善由 于三 维采 集噪 声影 响而导 致网 格数 据不 光顺 的现象。3.9 三角网 格纹 理贴 图 按照数 码相 机相 对于 三角 网格模 型的 拍摄 位姿，将 相机照 片贴 附至 三角 网格 模型上，从 而生 成带 有纹理信 息的 三角 网格 模型。3.10 纹理融 合 消除依 附于 三角 网格 模型 的多视 点纹 理照 片在 衔接 处的色 差，使纹 理过 度光 顺化。4 三维数 字化 技术 方案 三维数 字化 工作 开始 前应 制定技 术方 案，主要 包括 如下几 点要 素：a)三维数 字化 任务 的工 程目 的及技 术指 标；b)三维数 字化 对象 的关 键属 性，包 括尺 寸、材质、周 围环境 等；c)三维点 云采 集的 方法 及仪 器；d)三维点 云几 何建 模的 软件 及处理 流程；e)三角网 格纹 理贴 图的 软件 及操作 流程；f)三维数 字化 成果 的交 付内 容。5 三维点 云采 集 5.1 三维点 云采 集方 法 5.1.1 对允许 测量 误差 小 于 2 mm 的待测 对象，如 中小 佛像、佛龛、碑 文、字刻、浮 雕等，应采 用基 于三角法 的面 结构 光三 维扫 描仪或 者线 激光 三维 扫描 仪采集 三维 点云，扫 描仪 精 度不得 低于 测量 精度 要求的 1/3。5.1.2 对允许 测量 误差 为 2 mm 10 mm 的待 测对 象，如完 整洞窟 内壁、洞 窟外 立面 等大型 场景，宜 采用基于 光飞 行时 间的 大场 景激光 三维 扫描 仪采 集三 维点云，扫 描仪 精度 不得 低于测 量精 度要 求 的 1/3。5.1.3 对允许 测量 误差 大 于 10 mm 的待 测对 象，宜采 用基 于图像 的三 维重 建方 法采 集三维 点云，通 过相机拍 摄系 列照 片并 利用 图像建 模软 件快 速生 成场 景的三 维模 型。5.1.4 三维采 集分 辨率 应满 足待 测对象 特征 表现 要求。5.2 三维点 云采 集步 骤 按照以 下步 骤进 行采 集：a)布置三 维点 云采 集的 现场 条件；b)校准仪 器，确保 其工 作性 能达到 最佳 水平；c)规划扫 描视 点，采集 三维 点云；d)在数据 采集 软件 中对 原始 点云进 行处 理；e)按照后 续软 件的 接口 要求 输出处 理后 的点 云数 据。6 三维点 云几 何建 模 2 DB41/T 1338 2016 4 6.1 点云预 处理 对原始 点云 应进 行杂 点删 除、噪 点平 滑、点云 采样 等预处 理。6.2 点云配 准 多次测 量的点 云数 据应变 换到同 一坐标 系下，用于 实现坐 标变换 计算 的对应 点应不 少于4 个，对 多片点云 要进 行全 局优 化调 整以实 现整 体误 差控 制。6.3 点云三 角网 格化 利用三 角形 面片 建立 三维 点云中 点与 点之 间的 拓扑 连接关 系，生成 三角 网格 模型。6.4 三角网 格处 理 6.4.1 三角网 格精 简 在保留 物体 细节 特征 的前 提下，根据 实际 应用 要求 和计算 机处 理能 力对 三角 片数量 进行 合理 控 制。6.4.2 三角网 格平 滑 在保持 物体 细节 特征 的基 础上，应适 当进 行噪 声处 理，使 整体 网格 更加 光顺。6.4.3 三角网 格修 补 应保证 修补 部位 与已 有相 邻网格 光顺 连接，而 且修 补部位 尽可 能逼 近物 体的 原貌。6.4.4 几何建 模结 果输 出 几 何建 模结 果为 被测 物体的 三角 网格 模型，输 出格式 应为 通用 的三 角网 格文件 格式，如STL，OBJ，PLY等。7 三角网 格纹 理贴 图 7.1 纹理照 片拍 摄 按照以 下要 求拍 摄纹 理照 片：a)相机拍 摄方 向应 尽量 与物 体表面 垂直；b)照片应 覆盖 物体 的所 有部 位；c)照片分 辨率 不低 于 100 dpi。7.2 三角网 格纹 理贴 图 7.2.1 建立三 角网 格模 型与 二维 照片的 映射 关系，应 精确 标定照 片拍 摄视 点相 对于 三角网 格模 型的 位姿参数，投 影误 差不 超 过1 个像 素。7.2.2 对多幅 纹理 图像 的相 邻边 界进行 纹理 融合，实 现纹 理颜色 光滑 过渡，无 明显 色差。7.3 纹理贴 图结 果输出 贴图完 成后 导出 通用 格式 的三维 纹理 模型 文件，如OBJ,WRL,3DS 等。8 三维数 字化 成果 检查 与交 付 3 DB41/1338 2016 5 8.1 三维数 字化 成果 检查 按照如 下要 素进 行检 查：a)特征表 现：三维 模型 包含 被测物 体需 要表 现的 特征；b)模型正 确性：三 维模 型无 拓扑错 误及 分层 现象；c)模型完 整性：三 维模 型覆 盖物体 整个 表 面 90%以上 的部位；d)贴图质 量：二维 纹理 与三 角网格 模型 实现 精确 对应，不存 在错 位、拉伸、扭 曲等现 象，整体 纹理图像 的多 视点 接缝 处不 存在色 彩过 渡不 光滑 的现 象。8.2 三维数 字化 成果 交付 三维数 字化 成果 的归 档和 管理应 符合GB/T 18894-2002 的规 定，交付 成果 应包 括如下 内容：a)技术方 案书；b)采集过 程记 录表；c)对每个 对象 的扫 描完 成后，应提 交三 维数 据采 集记 录表，见附 录 A；d)数据文 件：1)原始测 量文 件；2)几何建 模结 果文 件；3)纹理贴 图结 果文 件。e)总结报 告。4 DB41/T 1338 2016 6 A A 附 录 A（规范 性附 录）三维数 据采 集记 录表 三维数 据采 集记 录表 见表A.1。表A.1 三 维数 据采 集记 录 表 文物名称 文物编号 扫描信息 扫描人员 扫描日期 扫描设备 扫描视点数 扫描分辨率 数据量 照相信息 照相人员 照相日期 相机型号 照片数量 光源参数 相机参数 备注：_ 5
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