淺談在文物信息采集中高清晰數(shù)字近景攝影技術(shù)的應(yīng)用

武曉青

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高清晰數(shù)字近景攝影在文物圖像信息采集中得到了廣泛的應(yīng)用。在文化遺產(chǎn)中，文物圖像有著重要的內(nèi)涵與價(jià)值，這也是采集文物圖像信息的原因，通過這些圖像和文物資料可以解決許多重要的課題。

關(guān)鍵詞：高清晰數(shù)字近景攝影;文物圖像信息采集;應(yīng)用

1 高清晰數(shù)字近景攝影中的幾個(gè)概念

1.1 數(shù)字化

數(shù)字化是一種通過計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備、周邊設(shè)備以及互聯(lián)網(wǎng)，運(yùn)用0和1連續(xù)數(shù)字編碼的集成技術(shù)，它可以進(jìn)行數(shù)字壓縮、編碼、傳輸?shù)?。?shù)字化技術(shù)是信息技術(shù)的核心，它可以將物質(zhì)信息如聲音、字符、語言、圖像等轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信息，幫助人們解決許多實(shí)際的問題。1946年美國成功研發(fā)出第一臺(tái)具有真正意義的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，主要用于彈道和氫彈的研制，隨后科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，集成電路、超大規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷出現(xiàn)，使數(shù)字化技術(shù)廣泛地運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)中，開始了一場(chǎng)數(shù)字化的革新。

在1970年之前，計(jì)算機(jī)主要在大型機(jī)與小型機(jī)領(lǐng)域中發(fā)展，隨著微處理器及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展與進(jìn)步，計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于人們的生活中，進(jìn)入更多的行業(yè)中，有效提高了各行業(yè)的工作效率。經(jīng)過技術(shù)的不斷發(fā)展，無論是計(jì)算機(jī)的主板、顯卡還是處理器都比原來的計(jì)算機(jī)有著本質(zhì)上的提升，計(jì)算機(jī)的處理速度及設(shè)備的存儲(chǔ)容量也有較大的提高，可以有效完成圖像信息的采集工作。計(jì)算機(jī)不斷發(fā)展的同時(shí)，計(jì)算機(jī)的軟件及硬件也在快速的發(fā)展，高清晰數(shù)字近景攝影技術(shù)后期使用的圖像處理軟件使圖像更加容易存儲(chǔ)，同時(shí)能夠處理的圖像也越來越大，可以高效、快捷地解決許多圖像的問題。因此，計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展也是促進(jìn)高清晰數(shù)字近景攝影技術(shù)發(fā)展的重要因素。

1.2 高清晰

高清晰一般都是相對(duì)于不清晰及清晰而言的，它是人們對(duì)圖像質(zhì)量的一種描述。單位面積成像元素的數(shù)量是衡量圖像分辨率的重要因素，對(duì)相關(guān)人員的技術(shù)要求也較高。1839年，世界上出現(xiàn)了第一臺(tái)照相機(jī)，隨著照相機(jī)的出現(xiàn)，照相機(jī)的器材和技術(shù)也不斷地發(fā)展，以感光材料為感光軟件經(jīng)歷了感光板階段和膠片階段，照片的清晰度也有了顯著的提高?，F(xiàn)代照相機(jī)的清晰度可以滿足人們?nèi)粘Ｊ褂玫男枨?，然而?duì)于圖像采集工作來說，還是不夠的。

1969年，美國的實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了一種名為CCD的電子耦合組件，它就是現(xiàn)代數(shù)碼相機(jī)的原型，因?yàn)閺臄?shù)碼相機(jī)的工作原理來看，它就是把感光軟件從膠片換成了CCD/CMOS，CMOS從1988年開始使用，是和CCD一樣的感光軟件。在數(shù)碼圖像技術(shù)出現(xiàn)的早期，一般應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，后來軍用科技也逐漸進(jìn)軍到民用的市場(chǎng)科技中，因此CCD技術(shù)也開始在民用市場(chǎng)中使用。1955年民用消費(fèi)型數(shù)碼相機(jī)開始出現(xiàn)，然而它的分辨率及像素的效果不是很好，所以后來更多的人投入對(duì)數(shù)碼相機(jī)的研制中，不斷提高相機(jī)的存儲(chǔ)容量及功能，它的拍攝效果也逐漸接近傳統(tǒng)的相機(jī)。由于數(shù)碼相機(jī)與傳統(tǒng)相機(jī)的分辨率存在較大的差距，數(shù)碼相機(jī)以其優(yōu)勢(shì)逐漸受到更多人的喜愛與推崇。隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)碼相機(jī)的分辨率可以達(dá)到千萬像素，在較多的領(lǐng)域當(dāng)中，數(shù)碼相機(jī)可以取代傳統(tǒng)相機(jī)。數(shù)字圖像易于計(jì)算機(jī)的處理，這一點(diǎn)成為高清晰數(shù)字近景攝影在文物圖像信息采集中應(yīng)用的必要條件。

1.3 近景攝影

近景攝影是指被攝物與相機(jī)之間的距離控制在1～2米之間，在特定的環(huán)境中進(jìn)行拍攝。在拍攝的過程中，保持被攝物不動(dòng)的情況下，可以固定鏡頭焦距，通過相機(jī)的移動(dòng)，調(diào)整被攝物與相機(jī)之間的距離，或固定被攝物與相機(jī)之間的距離，通過調(diào)節(jié)鏡頭的焦距，獲取清晰的圖像。鏡頭焦距的大小可以決定被攝物在介質(zhì)上成像的大小，對(duì)同一距離的拍攝物進(jìn)行拍攝時(shí)，鏡頭焦距短的成像小，鏡頭焦距長的成像大。而在近景的實(shí)際拍攝過程中，因?yàn)榕臄z物與相機(jī)之間的距離是固定的，所以為了獲得更為清晰的圖片，可以選擇廣角鏡頭或者是魚眼鏡頭，但是這種鏡頭選擇的方式很有可能造成局部信息的丟失，為了保證拍攝物體信息的完整性，可以通過調(diào)整拍攝物與相機(jī)之間的距離來解決相應(yīng)的問題。對(duì)于文物圖像信息的采集來說，局部信息的丟失有可能影響到文物圖像的研究價(jià)值，因此為了更好地保護(hù)文物，相關(guān)的人員還需要不斷地探索與創(chuàng)新，不斷提高攝影技術(shù)，更好地完成圖像采集相關(guān)工作。

2 高清晰數(shù)字近景攝影在文物圖像信息采集中的應(yīng)用

2.1 工作原理

在現(xiàn)實(shí)的文物工作中，由于一些雕塑、壁畫、彩畫的特殊性，在進(jìn)行近距離拍攝時(shí)往往會(huì)受到一定的限制，因此對(duì)文物圖像信息采集工作執(zhí)行起來難度較大，傳統(tǒng)的圖像采集工作一般都是通過獲取局部的、零散的資料來完成，因此獲得的圖像信息不夠全面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高清晰數(shù)字近景攝影很好地解決了這一問題。它的工作原理是將所拍攝的圖像進(jìn)行有效分割，然后將圖像相互疊加，在獲得分割后的圖像后，用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行后期的復(fù)原。拍攝物在進(jìn)行分割之后，一般都會(huì)要求上下左右需要部分重疊，一般會(huì)使用鏡頭中央的圖像，并且重疊率不會(huì)低于50%，而且在實(shí)際的文物工作中，相關(guān)的工作人員可以從圖像采集的用途出發(fā)，調(diào)整圖片的重疊率和分辨率，減少后期的修復(fù)工作。

2.2 常用器材

在進(jìn)行高清晰近景拍攝時(shí)，一般會(huì)用到一些器材。第一，最主要的使用器材為數(shù)碼相機(jī)，要求數(shù)碼相機(jī)有可更換的鏡頭，需要具有望遠(yuǎn)效果和廣角拍攝的能力。還需要有全手動(dòng)的功能，相關(guān)人員在進(jìn)行近景文物拍攝時(shí)，需要對(duì)拍攝燈光和參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能減少圖像之間的差異，有利于后期的復(fù)原。同時(shí)較大的移動(dòng)存儲(chǔ)卡也十分重要，圖像類型的分辨率越大，文件所占用的空間也就越大，而且數(shù)碼相機(jī)拍照時(shí)會(huì)進(jìn)行固定，為了減少對(duì)位置的改變，需要移動(dòng)存儲(chǔ)卡滿足轉(zhuǎn)存的目的。快門遙控也是較為重要的，可以減少手動(dòng)拍攝對(duì)圖像效果的影響。第二，燈光及附屬用品。一種是無色差的冷光源，它在長時(shí)間的拍攝中也不會(huì)產(chǎn)生熱量，減少了對(duì)文物的影響。另一種是閃光燈，它需要借助反光板反射，不能夠直接使用在文物上。第三，計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)不僅在現(xiàn)場(chǎng)拍攝中需要，同時(shí)還在后期的圖像復(fù)原時(shí)需要。第四，軌道和臺(tái)架。利于照相機(jī)的水平移動(dòng)和縱向移動(dòng)。還有其他的一些器材等，這些器材的相互配合才能最終完成文物的圖像采集工作。

2.3 工作步驟

高清晰數(shù)字近景拍攝是一項(xiàng)綜合性的工作，需要前后之間的配合。在進(jìn)行近景拍攝前，需要制訂合理的拍攝計(jì)劃，在特定的環(huán)境中，保證相機(jī)和燈光的一致性，保證獲得的分割圖像可以完成后期的復(fù)原工作。同時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)拍攝的空間結(jié)構(gòu)、拍攝路線，制訂詳細(xì)的計(jì)劃。比如在拍攝壁畫時(shí)，就需要考慮到古建筑的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與特殊性，事前進(jìn)行測(cè)量，做好拍攝計(jì)劃。

3 高清晰數(shù)字近景攝影的特點(diǎn)和意義

傳統(tǒng)相機(jī)與數(shù)碼相機(jī)具有一定的差異性，盡管傳統(tǒng)相機(jī)的拍攝在分辨率上優(yōu)于數(shù)碼相機(jī)，但是后期的恢復(fù)工作難度較大，它也可以將物質(zhì)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信息，但是會(huì)增加相應(yīng)的人力、物力以及工作量，因此一般不使用傳統(tǒng)相機(jī)進(jìn)行高清晰的近景拍攝。在現(xiàn)代文物圖像采集工作中，高清晰數(shù)字近景拍攝得到了廣泛的應(yīng)用，它可以在較小的空間內(nèi)進(jìn)行拍攝，解決了像壁畫、雕塑圖像采集的難題。而且與傳統(tǒng)的相機(jī)相比，它在借助后期計(jì)算機(jī)軟件的情況下，可以高效地對(duì)圖像進(jìn)行復(fù)原，可操作性更強(qiáng)。通過使用度量尺和色板，可以對(duì)文物的尺寸、顏色進(jìn)行合理還原。還可以根據(jù)圖像采集的用途，調(diào)整圖像的分辨率和大小。對(duì)于當(dāng)前的高清晰數(shù)字近景拍攝工作，需要專業(yè)技術(shù)水平較高的工作人員、計(jì)算機(jī)圖形處理人才，因此它的投入也相對(duì)較多。在文物保護(hù)中，使用這項(xiàng)技術(shù)可以作為文物修復(fù)保護(hù)的依據(jù)、博物館文物導(dǎo)游的素材等，對(duì)于傳承和弘揚(yáng)歷史文化也具有一定的意義。隨著文物保護(hù)越來越受到國家的重視，高清晰數(shù)字近景拍攝技術(shù)的使用也會(huì)越來越廣泛，它有效地將文化遺產(chǎn)傳承下去。

4 結(jié)束語

高清晰數(shù)字近景拍攝技術(shù)在文物圖像復(fù)原的工作中發(fā)揮了重要的作用。對(duì)于相關(guān)的人員來說，他們需要不斷地探索與研究，對(duì)高清晰數(shù)字近景拍攝技術(shù)不斷完善，一方面提高了圖像的復(fù)原程度，另一方面促進(jìn)了文物保護(hù)工作的有序進(jìn)行，并能有效利用文物資料解決一些重要課題。

參考文獻(xiàn)

[1]張罡，晏磊，趙紅穎，等.數(shù)字近景攝影拼接的多特征匹配自動(dòng)化校正算法及其應(yīng)用[J].影像技術(shù)，2005（1）：30-33.