数码照片软件将使文物遗迹获取轻而易举

叠加的3D模型显示了耳朵形状的细微差异。资料来源:a. bevan et al. j. archaeol.sci。

作为中国最著名的历史遗迹之一，秦始皇兵马俑是由成千上万的工匠在几十年内建造的，但只有几分钟的数字化“化身”就能解开这个悬而未决的谜团。通过建立一个有2200年历史的雕塑群的三维模型，考古学家希望能够确认它的士兵是否代表了一个真正的不同个体的军队。

3D技术最初被广泛认为是计算机视觉技术。它使一些机器，如工厂机器人和火星探测器，能够使用相机图像绘制三维图像。然而，3D技术正在悄悄地改变考古学和古生物学，让真正的骨头、文物和完整的挖掘遗址能够被科学家们分享和研究，而不会受到损害。

英国伦敦大学学院的考古学家安德鲁·比万参与了利用计算机视觉技术为秦始皇兵马俑中的真人大小的士兵建立数字模型的工作。他认为，未来最有可能的情况之一是，这些方法将成为记录考古遗址的标准设备。

自从兵马俑于1974年在Xi附近的一个皇帝墓地被发现以来，历史学家一直在争论士兵的面部细节是否应该跟随真正的士兵。“这些战士是对不同个体的真实描述，还是类似于《玩具总动员》中土豆头先生的鼻子、胡子和耳朵被随意制作的样子？”比万说计算机视觉模型可能会提供答案。

科学家可以快速廉价地获得数码照片，而不会“干扰”雕像。为每个士兵从多个角度拍摄的几十张高质量照片可以为计算机程序提供足够的数据来确定每个图像的来源，并在几分钟内创建一个三维地图。该模型由一组x、y和z坐标组成，可以与其他模型进行比较，也可以用于分析，甚至可以使用3D打印机制作模具。

在最近公布的一项初步研究中，比万的团队制作了30名战士的面部模型，发现没有两只耳朵是一样的，这表明兵马俑是由不同的个体组成的。研究人员比较了这些耳朵，因为它们是独一无二的，很可能是建立在真实的人身上。与此同时，科学家还计划分析其他结构特征，以研究这些士兵在种族上是否不同，或者携带不同工匠的技能。比万强调，这些努力还处于早期阶段。

考古学家和古生物学家使用计算机建模已经有几十年了。例如，他们将使用激光扫描仪绘制挖掘地点的地图，或者在计算机断层扫描的帮助下研究骨骼。然而，计算机视觉技术的支持者认为，上述技术过于昂贵，无法用于日常考古领域。

英国约克大学的考古学家萨拉·达菲说，这就像人们在谈论拥有一台照相机和一套价值3万英镑的备用设备之间的区别。去年，当90万年前的一些脚印“出现”在英格兰东部的诺福克时，达菲是跑去拍摄出土地点并用3D技术捕捉这些脚印的团队成员之一。合成模型显示这些脚印是人类祖先留下的，这也是在非洲以外发现的最古老的类似遗迹。一周后，当研究人员拖着激光扫描仪到达现场时，这些脚印已经几乎消失了。

柏林德国考古研究所的本杰明·达克也认为3D技术在保护正在消失的考古遗迹方面有巨大的潜力。去年10月，他用一架配有摄像头的遥控飞机，在几天内绘制了一幅墨西哥前哥伦比亚时期的大型定居点的3D地图。他的团队，考古光学工程团队，计划分析乌兹别克斯坦和意大利庞贝的考古遗址。达克说，通过在遥控飞机上安装红外摄像机，3D技术可以画出隐藏在密林中的考古遗址。

强大的计算机视觉软件价格低廉且容易获得，但它的支持者，如柏林自然历史博物馆的古人类学家海因里希·马立森，认为这项技术的价值远远不止节省时间和金钱。“这也意味着我们可能在十年内看到成千上万个项目的数字版本，因为每个人都可以用它们进行研究。”达克认为，这项技术有很大的潜力打破一些学者的“语言垄断”，这些学者在理论上占上风，因为其他人无法接触到特定的文物或遗迹。

让-雅克·胡布林是德国莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所的古人类学家。他希望博物馆尽最大努力限制藏品模型的创建和流通，就像一些博物馆限制藏品的ct扫描一样。博物馆担心失去对藏品的控制，但胡布林认为，科学家的这一需求将不可避免地推动更多的藏品上网。考虑到计算机视觉技术的发展，欧盟于今年5月开始接受1400万欧元的资助申请，以建立一个典型欧洲文化遗产的3D模型。

然而，马立森认为，数据盗窃将成为一个主要问题。“我可以去北京的一个博物馆，在玩的时候拿出相机，研究高分辨率化石的三维模型。”学术界可能不会冒险在未经许可的情况下收集数据，但仿制品销售商可能会使用计算机视觉软件窃取博物馆藏品。然而，马立森预测，博物馆收藏的3D模型被广泛传播只是时间问题。"这个问题只有在5年、10年或15年后才会被认识到."(燕杰)

《中国科学新闻》(国际，第三版，2014年6月26日)

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