不可移動文物是世界文化遺產(chǎn)的重要組成部分，記錄了人類的生活軌跡，反映了人類的既往生活，既是聯(lián)系歷史與現(xiàn)實的橋梁，也是展示歷史的載體。可見，不可移動文物是對人類歷史與文化的傳承。不可移動文物代表著歷史與文化，不僅是人類文明的重要象征，而且是中國特色的突出表現(xiàn)，所以大眾有責任保護不可移動文物。根據(jù)不可移動文物的歷史特征，運用影像數(shù)字化采集技術(shù)采集不可移動文物的信息更有利于大眾了解不可移動文物的現(xiàn)狀，從而制定更有效的保護策略，從根源上提升不可移動文物保護的有效性。

不可移動文物主要是指古代文化遺址、古建筑等，其內(nèi)容廣泛，彌補了歷史和文字記錄的不足。相較于可移動文物，不可移動文物具有歷史直觀性，凡是被列為一級文化遺產(chǎn)的建筑物或遺址通常都受到政府的保護，未經(jīng)批準不能擅自改動。然而，傳統(tǒng)的不可移動文物管理機制有待改善，無法保障不可移動文物的實際保護效果。這就需要采用有效的文物影像數(shù)字化采集技術(shù)，在分析不可移動文物保護現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對其數(shù)字化信息采集展開研究，并總結(jié)有效策略，為有效采集不可移動文物信息提供有力的支持，促使不可移動文物的影響力得到持續(xù)提高。

不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)的理論支撐

不可移動文物

不可移動文物顧名思義就是在一般情況下不能遷移的文物。不可移動文物既指其自身不能被移動，也指其與周圍環(huán)境形成了一種相融共生、無法分割的文化特征。不可移動文物作為歷史和文化遺產(chǎn)的重要組成部分，包括古墓葬、古建筑、近現(xiàn)代重要史跡等。不可移動文物在我國的文化資產(chǎn)中占據(jù)重要地位，加強不可移動文物影像數(shù)字化采集和保護工作尤為必要，對促進我國文化事業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。

相關(guān)數(shù)字技術(shù)分析

數(shù)字技術(shù)伴隨電子計算機出現(xiàn)，能將圖片、文本、聲音、圖像轉(zhuǎn)化成電腦可識別的數(shù)字代碼。縱觀數(shù)字技術(shù)的發(fā)展歷程，雖有多種技術(shù)思路，但時間和空間上的雙向協(xié)作始終是數(shù)字技術(shù)發(fā)展的主流。從宏觀上講，數(shù)字技術(shù)經(jīng)歷了由點狀到線狀的發(fā)展過程。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，模擬技術(shù)的應用價值不斷凸顯出來。虛擬技術(shù)的出現(xiàn)增強了模擬技術(shù)在實際運用中的協(xié)同性和系統(tǒng)性，近幾年，虛擬樣機等領(lǐng)域取得了重大進展。

數(shù)字技術(shù)在文物保護方面的運用主要涉及計算機技術(shù)、圖像數(shù)字技術(shù)、三維虛擬技術(shù)等，從宏觀、微觀、立體三個角度對文物進行全方位記錄，并對其歷史文化進行傳承。同時還會運用到綜合應用傳感技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，以數(shù)字應用信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對管理方式進行創(chuàng)新，加強文物保護措施，推動文物保護信息化管理。此外，還可將各種信息技術(shù)與先進的管理理念相結(jié)合，從管理、保護、研究等角度構(gòu)建博物館文物數(shù)字保護管理系統(tǒng)，大力推動文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護工作可持續(xù)發(fā)展。

不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)分析

三維激光掃描技術(shù)

在進行不可移動文物影像數(shù)字化采集時，運用三維激光掃描技術(shù)對其進行非接觸式測量，不僅可以節(jié)約人力、物力，保障施工人員的人身安全，還可以減少對文物的破壞。同時，對不可移動文物展開全范圍三維激光掃描，可以在最大程度上獲得與不可移動文物有關(guān)的各種結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，拓展不可移動文物的發(fā)展空間。在后期修繕相關(guān)不可移動文物時，能利用現(xiàn)代化技術(shù)采集的詳細三維數(shù)據(jù)，并將修繕前、修繕后的數(shù)據(jù)進行記錄和保存。采用掃描點云建模方法，可以準確記錄不可移動文物的破損、裂紋、凹陷等細節(jié)信息，將各時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進行對比分析，呈現(xiàn)建筑物的損壞狀態(tài)，并對其進行全過程追蹤，以便于對現(xiàn)場條件進行分析，對應急方案進行模擬。

除此之外，可以對數(shù)據(jù)中的控制點進行分析，并進行配準、降噪、疊加、關(guān)聯(lián)、比對和標注等，利用BIM技術(shù)對已建成的建筑物進行復原，建立古建筑修繕數(shù)據(jù)庫。當然，也可以將生成的3D圖像模型和BIM模型進行擬合，生成基于真實場景的逼真的數(shù)字BIM模型，更加直觀地理解不可移動文物的主體信息。隨時對不可移動文物的各種信息加以收集，檢索高價值數(shù)據(jù)，為后期有效維護和利用不可移動文物提供支持，并保障每一次修繕工作都能順利進行，自動統(tǒng)計各種數(shù)據(jù)。

BIM數(shù)字化模型技術(shù)

BIM數(shù)字化模型技術(shù)不只在建筑工程領(lǐng)域起著巨大作用，在不可移動文物影像數(shù)字化采集方面也有一定的應用價值。通過這種先進的技術(shù)能得到更多可視化的工具，整合不可移動文物的各種信息和資源，在對不可移動相關(guān)建筑的采集過程中實現(xiàn)資源共享和多元化信息傳遞，便于相關(guān)技術(shù)人員更好地制訂有效的管理方案。除此之外，相關(guān)團隊在后期整理不可移動文物的過程中，還可以有效應用所收集到的數(shù)字化資源，提高不可移動文物影像數(shù)字化采集和應用的效率，并進一步控制成本，避免在后期應用方面產(chǎn)生較大費用。

在傳統(tǒng)不可移動文物的保護過程中，不可移動文物資料主要以文字、圖片等形式保存。然而，這種歸檔方法的數(shù)據(jù)處理任務繁重，信息檢測過程較為復雜。而BIM技術(shù)信息模型可以通過三維數(shù)字技術(shù)對相關(guān)古建筑中的不同構(gòu)件數(shù)據(jù)進行有效整合，形成專業(yè)古建筑構(gòu)件數(shù)據(jù)庫，并能對虛擬古建筑三維數(shù)字化信息進行采集和模擬，為相關(guān)不可移動文物影像數(shù)字化采集提供便利，避免影響后期數(shù)字資產(chǎn)的應用效果。在不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)的支持下，建立完整的不可移動文物模型及數(shù)字檔案，對其現(xiàn)狀進行準確記錄。在此基礎(chǔ)上，圍繞具體的不可移動文物修繕要求和目標，根據(jù)實際情況對不可移動文物影像數(shù)字化采集涉及的圖紙數(shù)據(jù)進行綜合管理和專業(yè)的BIM模型分析。在相關(guān)模型生成后，通過模擬技術(shù)和模擬設(shè)備，進一步分析不可移動文物修繕方案的各個環(huán)節(jié)是否合理，并對極有可能出現(xiàn)的風險加以預測，完成修繕方案的有效優(yōu)化，找到更加高效的數(shù)據(jù)采集和整理策略。與此同時，利用BIM建模技術(shù)，實現(xiàn)對建筑物各部位的虛擬漫游，即可切實實現(xiàn)不可移動文物的網(wǎng)格化管理。

全景影像技術(shù)

在應用VR全景技術(shù)的過程中，通過VR技術(shù)以及全景采集設(shè)備，可以全面觀察不可移動文物，并對相關(guān)圖像進行記錄和整合，用專業(yè)播放設(shè)備展示所采集到的不可移動文物的相關(guān)內(nèi)容和高價值資料。觀眾可以隨意拖拽鼠標，將畫面中的任意角落盡收眼底，身臨其境地觀賞不可移動文物。同時，不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)還可以利用圖像獲取方法，建立一個基于圖像的3D模型，并與人工智能進行自動比對分析，使用者也可以將錄音材料、圖紙材料、視頻材料和文本材料等信息整合輸入照片中。傳統(tǒng)照相機受到攝影角度的限制，不能精確地描述攝影對象的位置，也無法記錄更多的數(shù)據(jù)信息，不利于數(shù)據(jù)信息的流通。然而，如果應用VR全景采集器，就可以針對不可移動文物的細節(jié)收集相關(guān)數(shù)據(jù)，記錄有關(guān)圖像，通過控制數(shù)字化平臺的加載時間以及各種文本資料，有效整合多種數(shù)據(jù)，并及時關(guān)注拍攝中出現(xiàn)的問題，實時作出調(diào)整，這樣就可以形成全景影像，對不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)的臨場信息進行有效的拍攝和展示。

延時攝影技術(shù)

在不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)中，延時攝影技術(shù)是一種在低速度下拍攝圖像并以正常速度或高速度回放圖像的技術(shù)。在運用延時攝影技術(shù)時，物體由慢變快的過程在很短的時間內(nèi)展現(xiàn)出來，給人以區(qū)別于視覺效果的奇妙體驗。同時，延時攝影技術(shù)也可以看作高速照相的反面。延時攝影是拍攝自然風光、天文現(xiàn)象、都市生活、建筑施工及生物演化等主題的常用拍攝手段。如今，除了照相機之外，還有手機、行車記錄儀等拍攝工具。延時攝影技術(shù)具有操作簡便、不需要外部電源以及記錄文件在當?shù)卮鎯?、信息不會泄露等?yōu)點，其單機拍攝角度可達112度，覆蓋面極大，畫面清晰度較高。延時攝影技術(shù)是一種通過定時和不間斷地記錄來緩慢重現(xiàn)場景變化過程的方法，把多張靜態(tài)照片連在一起，從而獲得一段動態(tài)視頻。

常規(guī)影像記錄拍攝技術(shù)

照片和視頻可以對修繕工藝、工序、方法和效果等相關(guān)影像資料進行長時間保存，并把修繕前、中、后的效果直觀地記錄下來。通過對重點部位修繕的全程視頻記錄，可以有效保留操作痕跡，實現(xiàn)整個過程的信息追溯。此外，延時攝影技術(shù)還可以從多個角度對修復過程進行記錄，確保信息采集覆蓋面的“全”和“廣”，采用回轉(zhuǎn)式方式獲取修復過程中所需的影像資料，能夠切實增強不可移動文物影像數(shù)字采集和保護的效果。

不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)應用思考

不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)應用現(xiàn)狀

由于數(shù)據(jù)生成技術(shù)的限制，當前不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)在應用過程中仍面臨諸多問題，其中最突出的有建造費用過高、制作時間過長、數(shù)據(jù)標準過于繁雜等，急需通過關(guān)鍵技術(shù)的突破來有效解決。

影像數(shù)字化采集技術(shù)已被廣泛應用于機器人導航、影視娛樂、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域。其利用多個視角的影像，采用特征探測、匹配和攝像機校準等手段，實現(xiàn)了攝像機和場景相互關(guān)系的3D重建。同時，與當前在文物數(shù)字化制作中占據(jù)主導地位的以結(jié)構(gòu)光和激光掃描為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)生成方式相比，以影像為基礎(chǔ)的三維重構(gòu)技術(shù)因數(shù)據(jù)采集方便靈活、硬件成本低廉、自動化程度高等優(yōu)點早已在文物的三維數(shù)字化領(lǐng)域得到應用并形成了一定規(guī)模。然而，因為這項技術(shù)的專業(yè)門檻較高，算法難度較大，所以這項技術(shù)在我國還沒有產(chǎn)生相應軟件，市面上的主流軟件多為Autodesk123D、SmartAcute3D和PhotoScan等。

不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)應用實踐

不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)應用實踐過程中有如下算法：基于特征提取和匹配的攝像機自標定算法、圍繞特征擴散和深度融合的密集重構(gòu)算法，以及基于泊松算法的點云網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和紋理一致性算法。

1.不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)相機標定，多視點攝像機的自校準是根據(jù)圖像中的景物名稱或目標名稱的相同特征點計算出攝像機與該景物之間的相對位置關(guān)系，并建立相應的圖像模型。

2.密集點云的重構(gòu)，是基于攝像機定標得到的圖像模型，采用多視圖特征點匹配結(jié)合漫射、濾波等方法，實現(xiàn)密集點云在場景上的重構(gòu)。

3.網(wǎng)與自動紋理映射，是基于點云數(shù)據(jù)，建立不可移動文物場景的網(wǎng)格化曲面，結(jié)合遮擋分析，自動進行紋理映射。

在實際情況中，利用基于影像的3D數(shù)字化軟件，將影像數(shù)字化采集技術(shù)應用于不可移動文物信息的采集過程中，其優(yōu)點如下：一是模型應用對象范圍很廣。利用該方法，可以對具有豐富紋理和相對簡單結(jié)構(gòu)的文物進行高精度、快速的三維建模。二是成本低。與目前國內(nèi)廣泛應用的激光掃描技術(shù)相比，3D數(shù)字技術(shù)的成本可以降低1/5左右。三是不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)應用實踐的質(zhì)量較高。對文物進行3D建模，其幾何精度可以達到0.2毫米，堪比一般的激光掃描儀。同時，紋理的精度與圖片高度一致，在這一點上全自動紋理映射優(yōu)于激光掃描，效果可與Autodesk123D、SmartAcute3D、PhotoScan等國外軟件相媲美。

綜上所述，在現(xiàn)代社會持續(xù)發(fā)展的背景下，不可移動文物的數(shù)字化發(fā)展是大勢所趨。如何打破時間和空間的限制，充分發(fā)揮現(xiàn)有資源的優(yōu)勢，使其更加完整和逼真，是不可移動文物保護面臨的重要課題。如今，在不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)的運用過程中還存在一些缺陷，在文物保護數(shù)字化工作中，不能一味求“新”，應在保護文物原貌的基礎(chǔ)上，對其進行選擇性利用。對此還需有針對性地開展新技術(shù)的研究，并在特定條件下進行試驗，從而切實提升不可移動文物影像數(shù)字化采集技術(shù)的應用效果，全面提高不可移動文物保護的實際水平。