3D扫描仪

· Artec Space Spider

挑战：拓片是用染料复制甲骨文表面文字和符号的传统方式。但是，这种方法存在不少缺陷，比如过程中需要接触甲骨，可能损坏价值连城的文物。

解决方案：Artec Space Spider, Artec Studio

效果：借助三维扫描科技，就能实现甲骨文的数字拓片，为甲骨表面的细节建立高清数字档案。该过程对甲骨零危害，现在，研究人员可以轻松制作三维模型，并和朋友、同事随时分享。同时，我们也能根据三维扫描建立AR/VR虚拟博物馆，为大家带去栩栩如生的数字展览。

殷墟国家考古遗址公园

早在公元前1400年的中国商王朝（如今河南安阳小屯殷墟）都城生活的王室成员使用龟甲兽骨记录占卜和重大事件──这些经过整治﹑钻凿﹑烧灼﹑刻辞的龟腹甲﹑背甲和肩胛骨载体，因文字契刻于其之上﹐故称甲骨文。

凿刻甲骨文——出自央视纪录片《甲骨王朝》

殷墟甲骨文是现今所见中国最早的具有完备体系的文字﹐也是现今所见中国最早的时王记实文辞﹐因而成为语言文字学﹑历史学﹑民族学﹑天文学﹑气象学﹑农学﹑医学﹑历史地理学﹑考古学等多种学科的重要原始资料。殷墟甲骨的发现是近代学术史上重要的发现之一。

制作拓片——出自央视纪录片《甲骨王朝》

然而龟甲兽骨无法记录大量信息、易损且不易携带。当纸张被发明后，中国古人发明了拓片法，通过染料复制硬物表面上的文字、图符等标记在轻便易于随身携带、翻阅的纸张上。

拓片的制作需要把不同纸料覆盖在甲骨文表面，使用毛刷等工具对之进行轻轻捶打，揭去干燥纸料。等待湿润纸料稍干后用扑子蘸取适量染料，轻轻拍打湿润纸料进行复刻。等待完全晒干或风干后取下，才完成整道工序。

北京大学收藏有4000多片甲骨文，李宗焜博士是北京大学人文讲席教授、博士生导师。他主要从事甲骨学与古文字学教学与研究工作并言传身教给学生拓片技巧。由于拓片需要接触对象、受实际情况的影响。在一次偶然的机会下，他打算尝试用三维扫描的方法来记录甲骨文。

北京大学

扫描对象：刻辞卜骨

这次的扫描对象是一块北京大学考古文博学院旧藏的刻辞卜骨，产于商晚期距今3000多年，长31.1cmx 宽16.1 cm

这片文物正面刻有四十五字，背面残存一字，是商代甲骨文书法的代表。并可与现藏于国家图书馆的另一小片骨（《甲骨文合集》编号11574）拼合。卜骨上面两条卜辞均与战争有关。

李教授与朝日三维工程师——出自央视纪录片《甲骨王朝》

朝日三维选择Artec Space Spider来捕获这块殷墟甲骨文的正反面。朝日三维技术总监焦春亮表示，“Artec Space Spider是一款很出色的3D扫描仪，在我们多次重要扫描任务中担当主力，不用贴点和准备就可以实现高精度采集，制作出逼真的数字作品。真正做到零接触采集文物数据。可以靠它完成小型物体的逆向工程，从清朝早期的景泰蓝花瓶，到三星堆雕像扫描，Space Spider完成了很多精彩案例。”

Artec Space Spider扫描骨片——出自央视纪录片《甲骨王朝》

朝日三维使用Space Spider对准被扫描的骨片，无需贴标记点，保持离对象约20到30厘米的距离，一键开启工作。工程师顺着甲骨的表面来回移动设备,数据同时动态显示在电脑屏幕中。

当扫描完毕骨片的正面之后，会把骨片翻转，继续扫描对象的背面，整个过程约在几分钟内完成。

Artec Space Spider扫描骨片——出自央视纪录片《甲骨王朝》

接下来工程师把数据导入Artec Studio删除噪点后将正反面采集的数据拼接，合并成完整的一个数模。接下来可以使用Studio中的整体配准功能、融合运算得到一个完整的网格模型。

甲骨文表面拥有大量信息，对纹理贴图质量提出很高要求。Artec Studio的贴图模块完全符合客户的要求，在其中可完成数据的贴色还原，并支持第三方摄影测量设备（如单反相机）采集的高清像素纹理，做自动化贴图替换。至此一个完整的甲骨文模型出现在我们的视野中。

局部放大彩色模型

在Artec Studio处理完毕后可以按需把3D模型导出至Geomagic或ZBrush等第三方软件中进一步处理。在扫描甲骨文之后，按照李教授的要求，工程师尝试基于扫描数据生成可用的数字化拓片展现完整的骨片表面信息。

数字化拓片（左），Artec Space Spider扫描数据（右）

由于整个采集流程有别于传统方式，三维扫描数字化拓片无疑是一种极具潜力的数字存档和展现形式。

总结：

Space Spider的扫描不需要对甲骨文贴点或喷涂，避免了风险，采集过程只花费了几分钟。Space Spider的数据很干净，结合高效的采集算法文件体积也较小，这样有利于缩短后期处理的时间，扫描结束后得到了高分辨率得彩色3D模型。

对于3D扫描在文物保护领域的应用，使用者表示，“3D扫描技术如今能够满足对文物数字化的需求，在存档和修复珍贵历史文物时提供一种可靠的技术手段，也启发了一些崭新的思路和办法。对我们来说是值得持续关注的创新方向。”