秦俑加速数字化“复活”

计算机复原兵马俑

本报记者/赵全敏

走进北京师范大学信息科学与技术学院院长周明全教授的办公室，首先跳入《世界新闻报·鉴赏中国》记者眼帘的除了那些必备的办公设备，便是角落里放着的宋瓷汉瓦碎片了。这些珍贵碎片很容易使人联想起，他钻研多年、令人耳目一新的文物虚拟修复技术。

目前，该项技术已在兵马俑的数字复原修复、河南青铜器修复等一系列“实战”中受到重用，广获好评。一边是现今先进的计算机技术，一边是古老残损的历史文物，二者如何在科研人员手中巧妙结合？近日，周明全教授在办公室接受了本报记者的专访。

住在秦俑附近的计算机专家

周明全是研究计算机图形学的专家。1973年，大多数人尚不知计算机为何物时，他已经开始进入计算机领域。至今快40年了。一个计算机领域的资深专家，怎么会与文物修复扯上关系呢？故事的源头要从秦始皇陵兵马俑说起。

“我出生在陕西临潼，秦俑就是在我老家附近的村庄中挖掘出来的。”周明全说，自己从小听着秦始皇陵故事长大，对兵马俑情有独钟。但是，去秦俑博物馆的次数多了，却发现了一个问题。那就是，每次看到的兵马俑数量都没有多大变化。“兵马俑开发已经有30多年，但是数量却并不见增多。”这是为什么呢？

带着这个问题，周明全请教了秦俑博物馆的工作人员，了解到兵马俑的修复工作不但复杂，而且周期漫长。

正常情况下，出土的兵马俑一般会破损成十几片，想要复原完成，需要五个熟练的文物修复员耗费半个月左右的时间。一旦破损程度较大，例如碎片达到50至数百片，则需要更长时间。

因此，兵马俑发掘工作虽然从1974年即已开始，28年中挖掘出土2000多件，但被修复完成的只有一半。按照目前秦俑博物馆有兵马俑8000多个预计，将其全部修复恐怕需要100年。

制作兵马俑假模型模拟试验

如何改变兵马俑修复缓慢的局面，这是秦俑博物馆一直想要寻求的解决之道，也是周明全十几年前就开始思索的问题。

某天，他突然想到，如今的计算机技术如此发达，是否可以借助计算机技术呢？兵马俑修复之所以艰难缓慢，一个很大问题在于碎片之间的匹配。如果能在计算机里面完成这些碎片的匹配，就可以大大减少人工寻找的时间。为此，周明全查阅了大量计算机资料，希望找到可以运用在兵马俑修复上的相关技术。

最初，周明全对此并没有把握。为了得到一些建议，他找到了曾经的同事、西北大学的王建新教授。王建新教授曾经参与国内许多文物遗址的挖掘工作，尤其在秦始皇兵马俑的研究方面颇有建树。

王建新告诉周明全，十几年前，国外就有过用计算机来模拟复原文物的想法，但并未成功。

此后，周明全多次邀请王建新到他的实验室。王建新注意到，周明全当时正在承担人的颅骨面貌复原项目，如果这个项目能成功攻破，那么复原文物就成为可能。这个想法让两个人都很兴奋。

1999年，在国家自然基金委的支持下，计算机辅助兵马俑复原项目正式成立。但是难题接踵而来。首先便是，兵马俑是国家一级保护文物，做实验用的兵马俑标本并不容易采到。周明全向记者透露，“当时，我们制作了一些假的兵马俑模型，模拟项羽凿毁焚烧秦陵的样子，打碎了这些模型，然后进行试验。”

数字化的唐代石马

兵马俑修复的巨大变革

在秦始皇兵马俑一号修复坑现场，科研人员安装好激光扫描仪，将计算机系统调试完毕。周明全从一堆散落的兵马俑碎片中，选择了几十块进行扫描。他不断提醒相关工作人员，要尽可能多地获得碎片断裂面的数据，因为拼接的时候，断裂面是关键。

回到工作室中，坐在计算机前，周明全带领项目组人员开始了虚拟修复的第一步。他们在特别制作的修复软件中，首先提取每一个兵马俑断裂面碎片上的特征点，把各个特征点连成曲线，然后分别把每两条特征曲线上的数据进行匹配。如果断裂面数据完全吻合，就表示成功对接。

为了提高准确性，周明全还在程序内设置了人工干预程序。计算机认定吻合的两个碎片必须在人为认定后，才能最终拼合到一起。

经过运行，从兵马俑现场扫描来的几十块碎片数据，居然拼出了一个由8块碎片构成的将军头。按照计算机提供的结果，现场的修复人员进行碎片粘贴。在不到一天的时间里，就将兵马俑的头部复原。这在以前是无法想象的。

最终，计算机修复兵马俑项目通过了国家的验收。计算机虚拟修复技术不但对兵马俑今后的修复工作起到了变革性的作用，也为考古界带来了变革。

责任编辑:依侬
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