Page 107 - 现代文物保护与修复技术研究

第四章 文物保护中的技术应用

态，确定扫描点的位置及标靶等。根据勘测信息确定扫描技术方案。三维扫描技
术方案中应包含二维扫描仪型号、数据采集方案、控制点空间布设、成果类型、
项目进度控制方案和数据处理等。开展野外作业，获取数据信息。依据获得的数
据进行拼接、滤波、模型构建等，最终形成所需的数字化成果。

（二）点云去噪
运用三维扫描技术对文物进行数字化处理，主要的环节包括数据拼接、数据
去噪、简化处理、压缩分割与三维模型建立。下面重点对点云去噪、简化压缩和
模型建立三个环节进行分析。
激光点云数据按照点云的空间位置分布，可以分为扫描线点云、阵列式点

云、三角化点云和散乱点云四类。采集文物时获得的三维激光扫描数据为散乱点
云，通常扫描之后的原始数据存在大量噪点。如果不对其进行有效剔除，将会影
响后续体征点的提取和模型曲面的光滑度。噪点产生的主要有以下三个原因。文

物本身的特性：文物的材质、外形、颜色、平滑度及反光度等。三维扫描观测系
统：扫描过程中的微小振动、三维扫描仪工作特性、相机的分辨率等。介质是否
存在明显干扰，主要包括抖动、遮挡和触碰等。
如扫描的对象是可移动的小型文物，依照扫描过程的噪点分布，大体分为两

种类型：一种表现为噪点远离文物本体，明显偏离数据集，震动幅度大，可手动
去除；另一种表现为混杂在数据集中，振动幅度小，需借助于专门的算法才能剔
除。对于古建筑、雕塑等大型不可移动的文物，其三维扫描得到的点云数据相比
前者明显提升，应将远离目标文物的点云去除，同时对于遮挡形成的障碍物也要

去除。
通过三维扫描技术对得到的离散点进行滤波，首先需要操作人员手动框选，
将远离数据本体的外围离群噪点去除，然后借助于网格化处理技术，对密集的点
云进行滤波，这一过程中常用的算法包括平均曲率流算法、双边滤波法、邻域平

均滤波法和拉普拉斯算法等。
使用拉普拉斯算法进行处理，主要是将异常的高频噪声集中起来，借助于多
次迭代方式将这部分数据点逐渐扩散，最终达到光滑去燥的目的。拉普拉斯算法
最大的优势在于计算简单，但是随着迭代次数的吸收，点云的网格体积会快速下

降，最终导致三维模型模糊化。
使用双边滤波算法处理，核心原理依然是高斯函数，利用空间分布的非线性

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