山西博物院数字化平台建设研究

 进入21世纪以来，现代科学技术发展日新月异，科学技术在博物馆中的实际应用越来越多，二者之间的结合更加频繁、密切，“数字博物馆”应运而生，成为博物馆与科学技术高度融合的标本案例。目前，“数字博物馆”建设已经势在必行，其能够以字符、图像、声音、视频等多种形式对文物藏品甚至展馆的各类信息数据进行采集，并对文物藏品数据进行清洗、整理、分析，最终在信息资源管理系统中借助新的展陈技术手段，如虚拟现实、三维图像、声音、网页等方式，让公众欣赏到一些因特殊原因而不能经常展陈的珍贵文物藏品。目前，国内数字博物馆和智慧博物馆正在积极建设中，传统博物馆正在向文化和科技相融合的创新型博物馆转变。山西博物院数字化平台的建设，不仅可以实现提升馆藏文物藏品信息采集能力、数字化建模能力、研究保护能力的目的，还可以增强博物馆的历史文化教育功能、传播宣传功能等。

山西博物院珍贵文物数字化信息采集平台建设

博物馆是社会历史文化的重要载体，是理解过去、思考当下、展示未来的重要公共文化场所。山西博物院作为山西省最大的文物收藏、保护、研究和展示中心，荟萃了全省文物精华，珍贵藏品约40万件，其中新石器时代陶寺遗址文物、商代方国文物、两周时期晋及三晋文物、北朝文物、石刻造像、山西地方陶瓷、金元戏曲文物、明清晋商文物等颇具特色。在此背景下，借助信息技术、通信技术、网络技术，特别是利用三维激光扫描、高清纹理拍摄、3D数字建模、虚拟交互开发等先进的数字化技术，对山西博物院精品文物进行了全方位的数据采集、精细处理及可视化展示，实现了文物、数字与观众服务的深度融合，从而促进了山西博物院的展示展览功能，提高了教育展示传播能力，为公众提供了更好的服务。下面具体介绍文物数字化采集技术和山西博物院相关工作情况。

三维激光扫描建模技术

 三维激光扫描技术（LaserScanningTechnology）是一种逆向获取目标的空间结构及纹理信息的技术。它通过高速激光扫描的方法，对文物藏品整体或局部进行全空间、全维度的高精度扫描测量，以获取文物藏品在空间中的点、线、面、体等三维信息数据并进行高精度的三维逆向建模，从而实现对文物藏品的逆向还原。它可以以非接触式的方式获取文物藏品的精确结构信息，通过匹配高清纹理技术，以最真实、直观的方式还原文物藏品。因为该技术采集数据准确性高，操作容易，采集文物三维数据效果也比较理想，所以当前该技术是博物馆应用最多的文物三维数据采集方式。

三维激光扫描建模技术的特点

在文物数字化过程中，三维扫描技术是其中最重要的技术手段之一，其主要有以下特点：第一，无接触、无损害、全方位。三维激光扫描技术采用非接触式高速激光测量方式，直接对目标物体进行扫描，获取其表面空间坐标信息，能够在危险、恶劣环境及人员无法到达的情况下完成采集作业。第二，高效率。高速度、高频率的扫描可以快速、完整地获取物体空间表面点云。第三，自动化程度高。三维激光扫描仪以可视化的方式进行扫描，可以直观地观察到数据成果，扫描过程大部分由程序完成，其扫描的点云信息易于显示与分析，避免人为疏漏。第四，高分辨率。三维激光扫描以高密度、高质量的方式进行扫描，可以达到0.050mm的分辨率，体积精度可以达到0.020mm，工业级扫描仪的扫描精度可以达到0.005mm，从而实现对文物藏品高精度、高细节的还原。第五，成果多元化。三维激光扫描可以实现输出二维数字图纸、三维数字模型等大量的数字产品，使其具有广泛的融合性和交互性，其数字成果可以应用于数字还原、文物复原、文物保护等诸多方面。

基于三维激光扫描建模技术的文物信息采集流程

 基于三维激光扫描建模技术的文物信息采集流程见图1。（1）运用三维激光扫描技术，对文物进行扫描，获取文物精细点云数据，对点云数据进行去噪、封装等处理，生成模型数据。（2）运用高清纹理拍摄技术，获取文物纹理影像数据，经过校色等处理后，生成纹理影像数据。（3）利用三维软件，对模型进行编辑、拆分UV等，再通过纹理拟合技术，对纹理及模型数据进行拟合处理，获取带有纹理的三维模型成果。（4）获取的高精三维模型成果存档入库，存储为通用数据格式，以进行不同领域应用。

文物信息数字化采集的效果

（1）在数据采集方面，运用先进的激光扫描设备、数字拍摄技术，通过非接触式的采集手段，在保证文物安全的基础上，完成对文物三维信息、纹理信息的精确采集。（2）在数字成果方面，通过精确高效的技术手段，完成文物的精细建模和纹理映射，完成展示效果好、纹理细腻的展示数据。通过数据的精细采集与处理，运用数字化增强手段，为山西博物院提供了一套精细化的数字化文物数据，从而研究人员可以通过数字化成果进行更深入的研究，例如：依托数字化文物数据，实现虚拟复原、虚拟拼接，辅助进行文物管理、病害发现、数字二维线图转化等；通过数字技术的应用，能够提高研究效率，创新研究思维。（3）在具体应用方面，紧密结合山西博物院其他项目的关键技术，实现文物数字资源的多重转换，将所采集的三维数字资源与多个系统实现数据转换和对接，如将数据嵌入文物知识图谱、山西博物院智能导览系统、山西博物院展厅中心展示互动大屏、山西博物院官网等一系列数字展示平台，观众可以通过手机、网络终端等多种渠道浏览精美的数字文物，增强了山西博物院在文物知识传播、博物馆教育展示方面的能力。（4）在打造特色功能方面，紧密结合山西博物院现有的设备和平台，充分考虑其中长期发展规划，配合其他项目组开发了一系列具有特色功能的子系统，如智能导览系统、文物知识图谱、展厅数字魔墙等，真正实现了寓教于乐，使公众在山西博物院的互动体验得到极大提升。

面向移动端的智能导览平台建设

山西博物院作为三晋文化的传承者、垦拓者、引导者，为促进山西的社会经济文化发展做出了积极贡献，同时，公众也可以在此学习传统经典文化，陶冶爱国主义情操。随着公众对精神文化需求的不断提高，单纯地观赏奇珍异宝已不是公众的主要目的，公众对文物藏品的历史文化内涵更感兴趣，这就需要山西博物院为公众提供更为翔实的文字、图像、声音、视频等资料。同时，由于山西博物院展厅数量较多、面积较大，对于公众而言，常常因为首次参观而产生方位迷失的问题。因此，山西博物院设计开发了面向移动端的智能导览服务系统。山西博物院面向移动端的智能导览服务系统，立足于博物馆收藏、展示、研究和教育职能的发挥，满足群众日益增长的多样化文化需求，作为山西博物院的移动互联入口，创新了博物馆对外服务和运营管理的模式，以基础软硬件设备和应用支撑环境为基础，以观众服务、观众管理和信息跨平台统一发布为核心，通过无线定位系统、智能移动导览系统、跨平台发布系统、会员管理与分析系统的开发，以全新的移动导览及知识传播和服务的模式，打造了观众共建、精准服务、开放互联的博物馆数字化社会服务平台。山西博物院面向移动端的智能导览服务系统为各种类型的观众提供多样化服务，进一步提升了博物馆为观众服务的层次和水平，通过对馆藏精品文物内容资源进行深入挖掘和数字化创作，结合博物馆相关职能，进一步完善和提升了场馆服务内容，提升了博物馆精品文物和精品展览的展示观赏效果；围绕观众在馆内参观游览的各项需求，建立了完善的智能移动导览系统以及无线定位系统；围绕博物馆管理工作日常内容与新需求，建设了完整的会员管理与分析系统；围绕博物馆多样化信息资源一体化编辑、更新与跨平台发布等工作的需求，建设了成熟的跨平台发布系统。所有系统及应用均具备“一云多屏”技术的后台管理系统，并可进行内容管理和信息发布，可为馆内的观众提供专业、全面的场馆综合服务，并借助移动端的发布延伸至馆外，在为观众提供精细化服务的同时，也大大提升了博物馆的管理效率。当前山西博物院移动端智能导览服务系统主要包括以下两项功能。

无线定位系统

 无线定位系统结合BLE4.0无线定位和多模定位等技术，应用在山西博物院无线区域网覆盖的区域，实现了山西博物院观众的室内定位、人机交互、精准定位、线路导航、位置搜索、兴趣点定位分析、轨迹回收、信息推送讲解、导览终端监测和追踪任务，能够准确搜寻到定位对象，并实现对人员和设备的实时定位和监控管理。通过获取观众的实时位置信息，可方便地对观众进行集中管理，同时增强观众的参观体验，进而增加观众参观的“忠诚度”。所有携带定位终端的目标可实时在电子地图上反映出来，通过控制，可对关心的定位目标进行实时跟踪，可查询携带定位终端的观众在山西博物院内的运动轨迹并进行轨迹回放，从而改善博物院的服务能力。

山西博物院智慧导览App

山西博物院智慧导览App是对展览展示信息资源进行适当加工和创新之后，通过智能移动终端提供给观众的一种博物馆导览服务（见图2）。其目标服务群体是山西博物院内自行携带智能移动终端（智能手机或平板电脑等）的个人参观观众群体。观众在个人智能移动终端上安装山西博物院智慧导览App后，即可结合移动互联网、蓝牙定位等先进技术，体验线上和现场服务，并可享受专业的导览服务；另外，智能移动终端下载的资源支持馆外使用，使观众在离馆后仍能继续学习和回味，有利于博物馆文化传播功能的推广延伸。山西博物院智慧导览App具备Android、iOS两大平台的版本，分为馆内及馆外模式，可以满足市面上大部分手机的应用需求，同时App应用专业的UI（观众界面）、UE（观众体）设计，符合移动端的操作体验，并能够很好地适配不同分辨率和不同屏幕尺寸的手机。山西博物院智慧导览App可以为观众提供丰富的博物馆服务应用，包括向观众提供山西博物院最新资讯信息、线上互动交流体验，并利用室内定位网络实现线下的定位信息接收和展览辅助，为观众提供展品展示信息的自动推送和图文声像等多媒体形式的全方位展览内容。

山西博物院通过多种信息服务平台，让公众可以更方便地获得文物藏品多方面的文化知识，同时也提升了山西博物院自身展陈能力和业界声誉。另外，山西博物院通过将数字化技术和文物藏品内涵高效结合在一起，提升了山西博物院公共服务的能力，实现了博物馆为公众提供知识服务的升级，也开启了博物馆传播文明、服务社会的新模式。