DB14T 2720-2023 可移动文物三维激光扫描数字化采集规程

ICS35.240.99CCSL7014山西省地方标准DB14/T2720—2023可移动文物三维激光扫描数字化采集规程2023-03-21发布2023-06-21实施山西省市场监督管理局发布学兔兔—2023I目次前言.................................................................................II1范围...............................................................................12规范性引用文件.....................................................................13术语和定义.........................................................................14基本要求...........................................................................25采集流程...........................................................................26前期准备...........................................................................37数据采集...........................................................................38数据处理...........................................................................49数字成果...........................................................................5附录A（规范性）可移动文物三维激光扫描数字化采集成果技术指标.........................6学兔兔—2023II前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由山西省文物局提出、组织实施和监督检查。山西省市场监督管理局对标准的组织实施情况进行监督检查。本文件由山西省文物保护标准化技术委员会（SXS/TC03）归口。本文件起草单位：山西辰涵数字科技股份有限公司、山西博物院、云冈研究院、太原市文物保护研究院（太原市文物考古研究院、太原市晋祠博物馆、太原市双塔博物馆、太原市天龙山石窟博物馆）、山西省古建筑与彩塑壁画保护研究院（山西古建筑博物馆）、山西省考古研究院（山西考古博物馆）、山西大学、太原理工大学。本文件主要起草人：孙卿、赵志明、何勇、韩宏斌、薛峰、宁波、冯燕、郑媛、王文剑、史颖、张晓、郭强、李靖、邢娟娟、卫志芳、沟睿、欧阳振宇。学兔兔—20231可移动文物三维激光扫描数字化采集规程1范围本文件规定了可移动文物的三维激光扫描数字化采集的术语和定义、基本要求、采集流程、前期准备、数据采集、数据处理和数字成果。本文件适用于可移动文物的三维激光扫描数字化采集活动。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T12979近景摄影测量规范CH/T1004测绘技术设计规定CH/Z3017地面三维激光扫描作业技术规程DB14/T1926石窟寺文物三维激光扫描数字化采集规程DB14/T1927石窟寺文物摄影测量三维数字化采集规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1三维激光扫描采用三维激光扫描设备获取物体表面高精度、高分辨率的三维点云数据的活动。3.2点云以离散、规则或不规则方式分布在三维空间中的点的集合。3.3三角网格模型通过三角形顶点表示的物体空间信息的三维模型。3.4纹理贴图使用UV坐标表示，包含纹理与网格模型映射关系的图像。3.5纹理模型由网格模型和纹理数据共同表达物体表面特征信息的三维模型。3.6点云配准把不同局部坐标系点云数据通过同名几何约束，变换到同一坐标系下，构成完整点云数据的过程。学兔兔—202323.7航向重叠度相邻像片垂直方向相同影像重叠部分的长度与像片边长之比，以百分数表示。3.8旁向重叠度相邻像片水平方向相同影像重叠部分的长度与像片边长之比，以百分数表示。4基本要求可移动文物应符合外观形态稳定、外观色彩稳定、材料非透明的要求。4.1应制订文物安全保护方案，采用无损的技术方法，设备与文物之间的安全距离应不小于500mm。4.2应将质量控制贯穿于工作全过程，并建立质量记录。4.3采集数据和成果数据应采用统一命名原则。4.4数字成果应符合相关技术指标，详见附录A。4.55采集流程可移动文物三维激光扫描数字化采集流程应符合CH/T1004的相关要求，并按照图1所示流程进行。图1采集流程图学兔兔—202336前期准备明确实施对象6.1明确实施对象的尺寸、材质、附存环境等基本情况，以及数字成果的输出形式、包括输出格式和精度要求。制定技术方案6.2技术方案应包括项目概况、作业依据、技术方法、资源配置、组织设计、质量检查、成果清单等方面的内容。人员准备6.3实施采集工作前，应明确团队成员工作任务及工作职责。仪器准备6.4应按照技术方案确定平台及基准，遵照仪器使用规程进行相应操作。7数据采集点云数据采集7.17.1.1点云数据采集工作应符合CH/Z3017和DB14/T1926的相关规定。7.1.2作业前应将仪器放置在观测环境中进行温度平衡。7.1.3激光扫描仪应按架设扫描站、建立扫描项目、扫描范围设置、点间距或者采集分辨率设置、开始扫描等步骤操作。7.1.4扫描站应按顺序编号。7.1.5每个工程应建立一个文件夹，文件夹宜用工程名命名，同一个工程每天的数据应建立一个文件夹，文件夹宜用“日期”命名。每个扫描站数据宜建立一个文件，文件名命名宜采用“扫描站号+扫描站位置描述”的方式命名。7.1.6扫描点间距应不大于2mm。7.1.7如果整体采集分辨率较低时，应对标靶进行精扫。7.1.8相邻扫描站间点云数据的重叠度应不低于30%。7.1.9扫描过程中如果仪器工作出现断电、死机等异常，或者仪器位置出现变化，应重新启动仪器进行自检、重新开始扫描。7.1.10点云的覆盖率应不小于90%。纹理数据采集7.27.2.1纹理数据采集工作应符合GB/T12979和DB14/T1927的相关规定。7.2.2纹理数据采集宜使用满足分辨率要求的单反相机，单张图像相幅设置到相机的最大分辨率。7.2.3应保证被拍摄目标物色彩还原的准确度，色温建议控制在5500k±500k。7.2.4图像的拍摄角度应尽可能保持镜头正对目标面。无法正面拍摄全景时，先拍摄部分全景，再逐个正对拍摄，后期再进行合成。7.2.5拍摄过程中保持相同的焦距，使用非定焦镜头时对其采取焦距固定措施。7.2.6可移动文物在照片中的画面面积占比不小于70%。学兔兔—202347.2.7航向重叠度应不小于80%，旁向重叠度应不小于60%。7.2.8影像文件大小应选择所用设备最大影像尺寸，影像文件格式应选择TIFF或RAW+JPEG。8数据处理点云数据处理8.18.1.1点云预处理8.1.1.1将不同格式的点云数据转化为统一格式。8.1.1.2点云预处理应包括点云的选择、删除、降噪、抽析、平滑、采样等。8.1.2点云配准8.1.2.1应在两组点云中选择对应点，实现三维数据的配准和融合。8.1.2.2宜采用自动配准，如无法采用自动配准的情况下，采用手动配准。8.1.2.3应对多视点数据的配准进行全局误差控制，避免累积误差。8.1.2.4采用手动配准时，特征点应选取特征明显的区域，且选取数量不少于4个。8.1.3数据建网8.1.3.1应由点云生成三角网格模型。8.1.3.2点云数据采用三角网法进行封装，逆向生成三角网格模型。8.1.3.3在建网过程中应控制目标三角形的数量。8.1.4三角网格处理8.1.4.1应对三角网格进行选择、删除、补洞、平滑、精简、优化等处理。8.1.4.2应消除重叠面、交叉面及锐角网格。8.1.4.3在满足要求的范围内进行三角网面片的减量。8.1.4.4在满足精度要求的基础上，对整体或局部进行平滑处理。8.1.4.5在制作成果模型时，利用计算机的趋势计算填补扫描漏洞的过程。纹理数据处理8.28.2.1纹理数据处理应包括图像色调调整和色彩纠偏、变形纠正、图像配准、格式转换。8.2.2图像出现曝光过度、曝光不足、阴影、相邻图像间的色差等现象时，应进行色调调整，色彩纠偏，保持图像反差适中、色调一致。8.2.3因视角或镜头畸变引起变形，应对图像的变形部分作纠正处理。8.2.4图像配准时，应保证图像细节表现清晰，无配准镶嵌缝隙。8.2.5宜将处理后的图像转换为通用的文件格式。8.2.6处理后的图像应与实地情况相符，真实反映实际材质的图案、质感、颜色及透明度。纹理模型制作8.38.3.1应将纹理数据利用UV展开，与三维模型数据进行特征匹配，完成纹理映射，生成纹理模型。8.3.2UV分块原则应选择在隐蔽、平滑且不影响主体纹饰的位置。8.3.3UV分块应遵循分布均匀、画幅饱满的选择，尽量避免出现拉伸，局部大面积畸变等现象。8.3.4将映射后的分块模型拼接形成完整的纹理模型。学兔兔—202358.3.5消除因分块整合产生的缝隙及局部拉伸等现象。8.3.6基于色卡，调节整个纹理模型的颜色，保证均匀一致。9数字成果数字成果及输出形式9.1数字成果及输出形式如下：——点云数据：ASC、PTX、XYZ、LAS、RCP等格式；——纹理数据：TIFF、JPEG、RAW等格式；——几何模型：STL、OBJ、PLY等格式；——纹理模型：OBJ、WRL、3DS、FBX等格式。归档及存储9.2数字成果按照统一原则进行归档存储，并按照数据安全法的相关要求进行安全备份。学兔兔—20236AA附录A（规范性）可移动文物三维激光扫描数字化采集成果技术指标可移动文物三维激光扫描数字化采集成果技术指标见表A.1。表A.1可移动文物三维激光扫描数字化采集成果技术指标等级类型内容技术指标特技纹理模型网格模型a)三角面数≥1000万b)尺寸误差≤0.04mmc)表面起伏变化最小值≥尺寸误差d)完整度≥98%纹理贴图a)贴图分辨率≥600dpib)CIEDE2000色差平均值≤1.0c)与网格模型映射的位置误差≤0.05mm一级纹理模型网格模型a)尺寸误差≤0.08mmb)表面起伏变化最小值≥尺寸误差c)完整度≥98%纹理贴图a)贴图分辨率≥300dpib)CIEDE2000色差平均值≤2.0c)与网格模型映射的位置误差≤0.10mm二级纹理模型网格模型a)尺寸误差≤0.16mmb)表面起伏变化最小值≥尺寸误差c)完整度≥96%纹理贴图a)贴图分辨率≥200dpib)CIEDE2000色差平均值≤3.0c)与网格模型映射的位置误差≤0.20mm三级纹理模型网格模型a)尺寸误差≤0.24mmb)表面起伏变化最小值≥尺