用3D图像来重塑历史

3D数码照片软件使得文物和遗址的重塑进入了快速的发展阶段。

图1 秦始皇墓地里发现的兵马俑

虽然在中国有成百上千的人都想要重塑兵马俑，数字科技的出现解决这一难题。通过对这些有2200年历史的兵马俑雕塑建立3D模型，考古学家想要确定这些兵马俑是否是用来真实表现当时军队里的每一个士兵。

计算机视觉技术广为大家知晓，这项技术已经发展到可以让例如工业机器人、火星探测器等通过摄像头传送回来3D图像。计算机视觉技术正在悄悄的进入考古学领域，可以生成化石、文物等的图像，对于文物的挖掘和研究没有任何被破坏的风险。

Andrew Bevan ，英国伦敦大学学院考古学家，他同时也是运用计算机图像重建秦始皇兵马俑真实尺寸大小数字模型项目组的成员之一，他认为在未来极有可能这种技术会成为记录考古遗址的标准技术。

由于兵马俑是在1974年于西安附近的皇帝陵墓中发现的，历史学家曾就士兵脸上的细节是否仿效于真实的士兵这一问题展开讨论。“这些士兵肖像所代表的独立个体是真实存在的么？或者他们只是相同的“蛋头先生”被随便安装上不同的鼻子、胡子和耳朵？”

Bevan认为计算机视觉模型或许会给出答案。数字图像可以快速获取得到，成本低且不会扰乱雕像环境。士兵的多角度高质量的图像能够提供计算机程序足够的数据来判断每个图像获取的位置且能够快速的建立起3D地图。该模型-包含x，y，z坐标系-能够被划分区别于其他模型，分析和使用该模型能够利用3D打印机建立模型铸件。

图2 重叠的3D模型（一个是绿色，其他是白色）描绘出耳朵形状最细微的差别。

在团队早期的研究中，他们建立了30个士兵的头部模型，发现每一个士兵的耳朵各不相同。专家之所以将焦点放在耳朵上是因为耳朵对于人体来说是独一无二的，有可能能够说明这些士兵是否来自于真实的士兵原型。他们计划继续分析其他解剖特性来判断这些士兵的变化是否和种族划分有关，或者是否有不同工艺师留下的明显的印记。Bevan强调该项工作目前处于初期阶段。

图3 兵马俑中某个士兵的计算机视觉图像渲染图，由英国伦敦大学学院建立

考古学家和古生物学家使用计算机建模已有数十年的历史，比如使用激光扫描仪或使用断层摄影术研究骨头。但是计算机视觉图像支持者认为这些技术成本太高而且无法在相关领域日常生活中方便使用。

Sarah Duffy是纽约大学的考古学家，她认为争论这个问题其实是在讨论使用一部照相机还是价值£30,000的工具装备。当在英格兰东部诺福克海岸发现具有900000年历史的脚印时，她作为团队的一员率先到达那里采集图像并获取3D模型。最后建立的模型表明这些脚印是人类祖先留下的。一个星期后当专家到达那里并采用激光扫描仪记录这些脚印时，这些脚印几乎销声匿迹了。

德国柏林考古研究所的Benjamin Ducke也认为计算机视觉图像技术能够使得正在消失的遗址得以保留下来。去年10月，他在几天之内使用载有摄影仪的无人驾驶飞机建立大型哥伦布时代前的殖民的三维地图。他的团队，即Archaeocopter工程组，计划分析研究乌兹别克斯坦和意大利庞培的遗址。拥有载有红外摄像机的无人驾驶飞机，此技术能够重建被密集森林覆盖的考古遗址的地图图像。

强大的计算机视觉图像软件价格不高且现成可用，但像Heinrich Mallison这样的拥护者不仅仅将该技术看作简单的省时省力的技术。“它意味着我们在十年内能够看到成千上万物体的集合物件，所以任何人都可以使用这个技术。” Ducke认为该技术能够打破专家言论垄断的现状，因为其他人缺乏有效的方法去详细解释和描述人工制品或是残骸。

Jean-Jacques Hublin，德国莱比锡城人类进化学普朗克研究所一名古生物学家。他希望博物馆尽量限制藏品模型的建立和分配，就像限制收藏品电脑断层扫描一样。博物馆方面担心该技术的广泛应用会使得藏品失控，但Hublin认为满足科学家的技术需求不可避免地会使得更多的藏品曝光在线。考虑到计算机视觉图像技术，欧洲联盟五月份开始接受一项€14百万的基金申请，用于典型欧洲文化遗产三维模型的建立。