DB14-T 3010-2024 壁画墓数字化采集规程

ICS35.240.99CCSL7014IDB14/T3010—2024前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4基本要求 24.1测绘要求 24.2采集要求 24.3安全要求 25工作流程 26采集前准备 36.1明确实施对象 36.2人员准备 36.3设备准备 36.4风险预案 37数据采集 47.1标靶设置 47.2点云数据采集 47.3图像数据采集 48采集后处理 58.1点云数据处理 58.2图像数据处理 58.3三角网格模型构建 58.4纹理模型构建 69成果及质量要求 69.1三角网格模型 69.2纹理模型 69.3数字正射影像 6附录A（规范性）数据采集现场记录表 7DB14/T3010—2024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。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由山西省文物局提出、组织实施和监督检查。本文件由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：太原市文物保护研究院、太原理工大学。本文件主要起草人：王江、张晓、李烽、李铁、崔培培、刘岩、崔杰、职滢、杨淑婷。1DB14/T3010—2024壁画墓数字化采集规程本文件规定了壁画墓数字化采集的术语和定义、基本要求、工作流程、采集准备、数据采集、数据处理和成果及质量要求。本文件适用于壁画墓数字化采集活动。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GB/T14950-2009摄影测量与遥感术语GB/T15314-1994精密工程测量规范GB/T16571-1996文物系统博物馆安全防范工程设计规范GB/T17941-2008数字测绘成果质量要求GB/T18316-2008数字测绘成果质量检查与验收GB/T18894-2016电子文件归档与管理规范GB/T24356-2009测绘成果质量检查与验收GB/T50103-2010总图制图标准(附条文说明)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CH/T9016-2012三维地理信息模型生产规范GA27-2002文物系统博物馆风险等级和安全防护级别的规定WW/T0024-2010文物保护工程文件归档整理规范WW/T0082-2017古建筑壁画数字化测绘技术规程DB14/T1926石窟寺文物三维激光扫描数字化采集规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1壁画墓指在墓室内壁、墓顶、地面、墓门和墓道等部位装饰平面性图像的墓葬。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，通常由三维扫描仪采集物体表面三维信息而获得的离散点组成。2DB14/T3010—20243.3三角网格模型按照一定拓扑关系连接的三角形面片描述物体三维形貌的几何数据。通过三角形表示的物体空间信息的三维模型。3.4数字正射影像利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片、遥感影像（单色/彩色），经逐个象元进行投影差改正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据。3.5完整度物体非隐蔽表面的网络模型统计面积与实际比例面积之比。4基本要求4.1测绘要求4.1.1平面基准：采用2000国家坐标系，采用地方坐标系时与国家坐标系联测。4.1.2高程基准：采用1985国家高程基准,采用地方高程基准时与国家坐标系联测。4.1.3时间基准：地面三维激光扫描作业及产品涉及日期应采用公元纪年，时间采用北京时间。4.1.4精度指标：空间点位相对精度（mm）以中误差衡量，取两倍中误差为限差。4.2采集要求4.2.1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≥500mm。4.2.2应将质量控制贯穿于工作全过程，并建立质量记录。4.2.3采集数据和成果数据应采用统一命名原则。4.2.4数字成果应符合相关技术指标。4.3安全要求4.3.1项目执行过程中，要确保文物安全及人员安全。4.3.2防止仪器设备接触到墓葬表面或倾倒碰撞到文物本体。4.3.3高处测量时，人员要系安全带。4.3.4移动设备与墓葬表面之间安全距离≥500mm。4.3.5采用固定扫描设备及支架，以大于设备及支架倾倒半径确定为与墓葬表面最小安全距离。4.3.6采集人员按照文物保护人员的基本要求进行操作，避免因人为操作不当对文物本体造成不可挽回的破坏。4.3.7安排专人专用设备保管数据，保证信息安全。5工作流程壁画墓数字化采集流程应符合CH/T1004的相关要求，并按照图1所示工作流程进行。3DB14/T3010—2024图1工作流程图6采集前准备6.1明确实施对象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。6.2人员准备6.2.1项目开始前明确团队组成及分工，指定项目负责人负责整个项目进程。6.2.2进入墓葬前，人员需穿戴专门装备，佩戴口罩、手戴手套、脚穿鞋套，手机不应带入墓葬中。6.3设备准备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。6.4风险预案6.4.1项目实施前，提前制定安全预案。6.4.2明确风险范围以及发生损害事件后的责任划分与风险预案。6.4.3工作过程中设备拿放、移动等行为应由专人负责，扫描过程应在专人监督指导下进行。6.4.4出现文物损害应根据工作准备前期与文物管理单位的责任划分与风险预案进行相应处理，避免责任纠纷。4DB14/T3010—20247数据采集7.1标靶设置7.1.1标靶布设7.1.1.1每一扫描站的标靶≥4个。7.1.1.2相邻两扫描站的公共标靶≥3个。7.1.1.3标靶在相邻两扫描站连线的中点附近区域，均匀布置且高低错落。7.1.1.4同一扫描站标靶之间的距离至少有一个≥扫描目标物主体到扫描站的距离。7.1.1.5标靶不易设置区域，用标靶纸替代。7.1.2标靶测设7.1.2.1需借助标靶进行坐标系转换时，不同控制点施测次数为5次以上。7.1.2.2各次测量最大互差≤3mm，高程最大互差≤2mm。7.1.2.3取各次测量平均值作为标靶的中心坐标。7.2点云数据采集7.2.1点云数据采集的基本要求7.2.1.1点云数据采集工作应符合CH/Z3017和DB14/T1926的相关规定。7.2.1.2点云数据采集采样点距应均匀精细7.2.1.3实施中墓葬空间采集精度为1mm～5mm。7.2.1.4点云数据格式为ASC、XYZ、PTS、PTX、LAS、RCP等。7.2.2点云数据采集的流程7.2.2.1布置三维点云采集的现场条件，准备辅助设施，包括脚手架、电源、遮光布等。7.2.2.2校准仪器，确保其工作性能达到最佳水平。7.2.2.3规划扫描视点，设定扫描路径，采集三维点云。7.2.2.4数据采集软件中对原始点云进行拼接、检测，确保数据完整性。7.2.2.5保存原始数据，按附录A的要求填写现场记录。7.3图像数据采集7.3.1图像数据采集的基本要求7.3.1.1图像角度为正投影视角。7.3.1.2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。相机的像素≥5400万像素，拍摄对象实际分辨率≥300dpi；小型墓葬推荐分辨率≥600dpi，大型墓葬≥300dpi。7.3.1.3拍摄角度应保持镜头正对目标面；无法正对拍摄时，先拍摄全景，再拍摄局部，保证数据完整；照片拍摄要有连贯性。7.3.1.4拍摄照片时灯光要分布均匀，不应出现阴影、高光、亮点或暗点。7.3.1.5相邻照片之间保证有≥40%的重叠区域。7.3.1.6图像文件格式应选择RAW、TIFF、JPEG、PNG等格式。5DB14/T3010—20247.3.2图像数据采集的流程7.3.2.1布置图像数据采集的现场条件，准备辅助设施，包括脚手架、电源、遮光布等。7.3.2.2设置光源，放置色卡，调整相机，校准仪器，确保其工作性能达到最佳水平。7.3.2.3规划拍摄视点与角度，采集图像数据。7.3.2.4拍摄后，现场检查照片完整性，保存原始数据。8采集后处理8.1点云数据处理8.1.1点云配准8.1.1.1点云数据按照扫描站点路径顺序拼接，确保站点拼接数据的正确性和连续性，避免出现错站漏站情况发生。8.1.1.2长直的连续站点采用间接拼接的方式进行宏观拼接，保证总体误差偏小后再进行平差。8.1.1.3整体平差后要求站点平差精度≤2mm。8.1.2坐标系转换8.1.2.1墓葬三维扫描点云，不使用绝对坐标的整体转换。8.1.2.2采用3个以上、分布均匀的同名点进行坐标系转换，通过参数模型解算点云坐标系和绝对坐标系之间的转换参数，坐标转换残差＜5mm。8.1.3降噪与抽稀8.1.3.1点云数据中存在脱离扫描目标物的异常点、孤立点时，根据视点的数量采用滤波方法或人工手动进行点云数据降噪处理。8.1.3.2扫描目标物表面曲率变化小的区域采用均匀抽稀，抽稀原则为满足建模时点密度要求。8.1.3.3扫描目标物表面曲率变化明显区域采用保持特征的抽稀，根据法向量变化和曲率识别特征区域进行抽稀。8.2图像数据处理8.2.1应对图像进行色调调整、色彩纠偏、变形纠正、图像配准和格式转换。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，对图像的变形部分作纠正处理。8.2.4图像配准时，保证图像细节表现清晰，无配准镶嵌缝隙。8.2.5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。8.3三角网格模型构建8.3.1应由点云生成三角网格模型，采用点云封装进行三角网格模型的建立。8.3.2构建三角网格模型后根据现状对三角网格模型进行精简、平滑和修补处理。8.3.3依据建模要求和计算机处理能力，采用基于曲率的精简方式进行三角网格模型精简处理。8.3.4在保持物体特征的基础上，进行去除丁状物、高折射边、自相交等整体和局部的平滑处理。6DB14/T3010—20248.3.5在制作成果模型时，采用保证曲率的孔洞修补方式填补扫描产生的漏洞，实现修补部位与已有部位的光顺连接。8.4纹理模型构建8.4.1纹理映射所用照片必须亮度均匀统一，无明显色彩差异。8.4.2UV图不得有重叠，建议每块UV之间有10pix的距离。8.4.3当目标物过大时，使用多张UV图。9成果及质量要求9.1三角网格模型9.1.1三角网格模型为高精度三角面片网格模型，模型分辨率≥5mm，三角单边距离≤0.3mm。9.1.2网格模型表面不得有破面及高锐角面，对于遮挡部分可根据实际情况适当顺滑。9.1.3当模型数据＞4G时，除保存整体模型外，需保存切块后模型，单块模型＜4G，且相邻两块模型之间有重叠。9.1.4三角网格模型成果数据格式为STL、OBJ、PLY等。9.2纹理模型9.2.1纹理映射的阈值（三角网格模型与图像的对应点偏差值0.5mm。9.2.2纹理映射完成后须严格检查图像和三角网模型的匹配质量，对于超过阈值的映射，需重新纹理9.2.3纹理表面不得出现接缝、阴阳面等非正常效果；贴图大小为8192*8192；贴图分辨率≥300dpi。9.2.4纹理模型成果数据格式为