文化遗产数字化保护和虚拟复原关键技术的研究与应用
完成单位:西北大学

支撑项目(平台):平台:文化遗产数字化国家地方联合工程研究中心 教育部虚拟现实应用工程研究中心 支撑项目: 973预研:文化遗产数字化显存中的表示与复原理论方法研究(2011CB311802) 国科金重点:破损文物数字几何虚拟复原方法研究,(61731015863) 机器人主题:计算机辅助的文物复原系统(502-34-10) 国科金重点:颅面形态学和颅面重构的研究(60736008)、 教育部专项:大学数字考古博物

参与单位:陕西省教育厅

所属学科:计算机科学与技术

主要贡献者:周明全、耿国华、张仲立、王建新、赵宏安 武仲科、李 康、张卫星、刘晓宁、税午阳

成就简介:运用信息新技术,建立遗址、遗物、遗骨的数字化保护体系,突破保护与传承关键技术,实现文物遗址精准建模、破损文物虚拟复原、颅骨面貌虚拟复原,开拓计算机应用新领域,使兵马俑等珍贵文物得以保护传承,成效显著。

团队长期致力于文化遗产数字化保护、模型智能处理技术研究,交叉特色突出,主持国家重要课题(973前期专项、863、发改委专项、中奥合作、国科金重点)20余项,专著5部,授权发明专利20项;获国家科技奖1项、省部级科技奖18项。第一、创建文化遗产数字化保护与虚拟修复新技术中华文物种类繁多、形状不同、属性各异,其建模和处理困难复杂。研究并解决了文物三维数字复原、破碎文物的数字修复、大规模文物点云数据的简化与压缩等关键技术,为文物的复原、修复和仿制提供科学依据,通过模型空间数据驱动,基于机器视觉的序列图像和深度图像融合方法,生成精确真实的物体模型,实现遗址、遗物和遗骸的精准建模、虚拟修复。有效指导实体修复过程,文物虚拟展示,实体文物保持原样,形成保护、研究、传播系列成果。创立了破碎文物虚拟复原体系。秦兵马俑出土是数以万计的瓦砾,人工难免错配可逆性差。将破损文物修复难题转化为模型计算,针对碎片集大且匹配效率低的瓶颈,创新模型匹配优化计算体系:智能分类降低候选集规模;模板目标导引解决穷举拼接盲目性,提高匹配效率,改变了人工修复的烦琐错配,文物虚拟修复技术获该领域第一个国家科技进步奖。《交互式破碎文物虚拟修复方法》获国家优秀专利奖。研究成果已在兵马俑数字化建模中得到工程化应用,成果鉴定结论:“在基于数字几何的兵马俑修复技术与遗址文物数字化的方法方面达到国际领先。”兵马俑等一批珍贵文物得以保护,彰显中华文明魅力。第二、创立了颅面形态信息学理论与应用头颅和面貌的复杂特征结构使颅面建模和形态分析极具挑战。自国家九五攻关项目开始,研究历经20余年,将复杂头颅面貌化为可计算对象,创立了数字模型计算的颅面形态信息学,将颅骨面貌复原手艺发展为大样本科学计算模式。 建立了精度和数量国际领先的颅面数据库,发现了中国人颅面、性别、种族的关键特征数据群,颅骨性别识别达到国际最好的辨认率。将数字几何测量技术用于体质人类学研究,形成从35万年远古人后不同时代数字颅骨体系以及实例面貌复原,为中华民族起源、分布、演化与发展提供了新技术。基于科学数据支持唐代公主李倕、秦代劳役侍女的古人颅面貌复原,人民网、中新网、BBC多家电视媒体报道,社会反响大。国家学术专著资助出版《颅面形态信息学》是该领域第一本专著。撰写《法庭科学颅骨面貌复原技术规范》国家标准。《一种基于分区统计模型的颅面复原方法》获国家专利优秀奖,成果分获北京市、陕西省科技进步奖。

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