摘要：數(shù)字博物館的建設(shè)是博物館適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的必然需求，是提高博物館管理水平、促進(jìn)其自身發(fā)展的必然選擇。結(jié)合數(shù)字化技術(shù)，對(duì)比分析了古典家具數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的方法及技術(shù)，在此基礎(chǔ)上提出對(duì)傳統(tǒng)博物館的信息化建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)理論。最后總結(jié)了數(shù)字博物館的發(fā)展趨勢(shì)，并指出在完成網(wǎng)頁(yè)及服務(wù)器開發(fā)的基礎(chǔ)上，應(yīng)加快數(shù)字博物館在移動(dòng)端上的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：古典家具；數(shù)字博物館；信息化；網(wǎng)絡(luò)化；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)
中圖分類號(hào)：G261；TP392 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）07-0053-02
作為一個(gè)國(guó)家發(fā)展程度的重要象征，現(xiàn)代博物館正在迎合時(shí)代的發(fā)展，利用高科技不斷完善自身，向著更先進(jìn)、更科學(xué)的大方向發(fā)展。基于數(shù)字化技術(shù)的新型博物館，即博物館數(shù)字化和數(shù)字博物館（Digital Museum，DM）相繼出現(xiàn)。博物館數(shù)字化是指通過數(shù)字技術(shù)手段構(gòu)造數(shù)字空間之上的博物館。而數(shù)字博物館則在博物館數(shù)字化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)藏品的收藏、管理及虛擬展示，并通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)建立信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系。DM不僅可通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)將展品展示在人類面前，同時(shí)為保護(hù)世界文化遺產(chǎn)提供新方法。為此，世界各國(guó)都在全力建設(shè)屬于自己的數(shù)字博物館，以便保存并傳承本國(guó)優(yōu)秀的文化資源。
1990年，美國(guó)啟動(dòng)了“American Memory”計(jì)劃，在實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)資料的數(shù)字化存儲(chǔ)的基礎(chǔ)之上，搭建了面向全球的博物館互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。1995年，日本制定了著名的“Global Digital Museum”計(jì)劃，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)博物館展品進(jìn)行數(shù)字化處理，并通過互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息化流通與個(gè)性化傳播。此外，建立基于場(chǎng)景虛擬漫游的VR博物館體驗(yàn)中心，實(shí)現(xiàn)博物館數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和個(gè)性化的展示。
近年來(lái)，通過不斷學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)展示技術(shù)，中國(guó)數(shù)字博物館也在蓬勃發(fā)展。國(guó)內(nèi)許多博物館先后加入數(shù)字化，如河南博物館、上海博物館先后成立互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站，并率先探索館內(nèi)藏品的數(shù)字化技術(shù)；中國(guó)國(guó)家博物館通過與微軟合作，推出基于藏品數(shù)據(jù)庫(kù)的“在線展廳”，不但實(shí)現(xiàn)了藏品的智能檢索，也實(shí)現(xiàn)了展品的虛擬展示；北京故宮博物館響應(yīng)國(guó)家文物局的“文物調(diào)查及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)建設(shè)”項(xiàng)目號(hào)召，開始構(gòu)建藏品三維數(shù)據(jù)庫(kù)并開發(fā)基于數(shù)字化技術(shù)的藏品管理系統(tǒng)，并引進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，開通計(jì)算機(jī)光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建故宮博物院網(wǎng)站。
雖然經(jīng)過多年的創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用，我國(guó)數(shù)字博物館建設(shè)進(jìn)程已經(jīng)已進(jìn)入比較成熟的階段，但是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的古典家具數(shù)字化博物館仍然存在許多制約條件。因此，本文歸納并分析目前階段古典家具數(shù)字博物館建設(shè)方案，并提出合理性的發(fā)展規(guī)劃。
1 數(shù)字博物館的信息化建設(shè)
依據(jù)博物館時(shí)代發(fā)展的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)博物館數(shù)字化建設(shè)的過程不是數(shù)字化技術(shù)與博物館的簡(jiǎn)單組合，而是需要立足于對(duì)博物館工作管理特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)原有博物館的信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)。
博物館信息化建設(shè)主要實(shí)現(xiàn)館內(nèi)藏品的數(shù)字化保存以及建立面向館內(nèi)的數(shù)據(jù)化管理系統(tǒng)，以便藏品的智能檢索和各項(xiàng)信息的存儲(chǔ)與展示。目前，藏品數(shù)字化保護(hù)方式主要寄托于基于三維數(shù)據(jù)反求與CAD模型重建的逆向工程技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)博物館內(nèi)各藏品信息的數(shù)字化管理與運(yùn)用。并在此基礎(chǔ)上，完善藏品信息庫(kù)及信息管理系統(tǒng)，在存儲(chǔ)藏品信息的同時(shí)只能匹配相應(yīng)的文字資料和影像視頻。因此，信息化建設(shè)的首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)古典家具的數(shù)字化。
通過翻閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，古典家具數(shù)字化過程可總結(jié)為：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)化建模及古典家具數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建。
1.1 數(shù)據(jù)采集
目前，古典家具的數(shù)據(jù)采集主要分為二維數(shù)據(jù)采集和三維數(shù)據(jù)采集。其中三維數(shù)據(jù)采集一般采用三維掃描設(shè)備，由于掃描方式和原理多樣化，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)三維測(cè)量技術(shù)發(fā)展尤為迅速。
張榮強(qiáng)[1]采用非觸碰式三維激光掃描技術(shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)采集的效率和準(zhǔn)確性。但是，由于該方法涉及濾波操作，測(cè)量范圍受到一定的限制，測(cè)量精度也相對(duì)較低。為此，李玉華等[2]則提出在應(yīng)用三維掃描技術(shù)進(jìn)行測(cè)算的過程中，要采用手持式設(shè)施，保證掃描的連續(xù)性，并確保掃描的速度。在此基礎(chǔ)上，林海等[3]提出在古典家具的實(shí)際測(cè)量中應(yīng)綜合使用直接測(cè)量法、攝影測(cè)量法和三維激光掃描3種測(cè)量方法，但對(duì)于大尺寸零件，其累積誤差會(huì)因測(cè)量照片絕對(duì)數(shù)量的增加、拼合次數(shù)的增多而增大。冉險(xiǎn)生等[4]引入近景攝影測(cè)量技術(shù)，經(jīng)位置識(shí)別、圖像匹配等處理技術(shù)及智能算法計(jì)算后，獲取攝影對(duì)象待測(cè)點(diǎn)的精確三維坐標(biāo)，不但提高了掃描效率，且大幅度提高了大尺寸物體的掃描精度。
1.2 數(shù)據(jù)處理
通過圖像數(shù)據(jù)處理軟件完成視圖拼合、噪聲去除、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化、點(diǎn)云分塊等處理。由于復(fù)雜的曲面往往由多個(gè)曲面整合構(gòu)成，要將整個(gè)三維數(shù)據(jù)分成多個(gè)小曲面數(shù)據(jù)分塊，并單獨(dú)對(duì)每塊數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。為實(shí)現(xiàn)將不同視域下的三維數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個(gè)坐標(biāo)系下，需進(jìn)行三維數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。典型算法有迭代就近點(diǎn)算法（ICP算法）和基于特征的配準(zhǔn)方法。由于配準(zhǔn)算法在掃描精度較低的狀況下產(chǎn)生的誤差較大，張愛武等[5]以激光采樣點(diǎn)為配準(zhǔn)單元，提出一種新的基于反向投影的快速配準(zhǔn)算法。通過馬氏距離搜索最近點(diǎn)，并利用反向投影加速最近點(diǎn)搜索，依靠插值方法修正最近點(diǎn)，避開了采樣分辨率影響。
1.3 參數(shù)化建模
將預(yù)處理后的古典家具數(shù)據(jù)信息以參考文件的方式導(dǎo)入建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）軟件，智能捕獲點(diǎn)線面等三維要素?cái)?shù)據(jù)，在三維空間中建立古典家具的三維信息模型，并將信息以數(shù)字化的形式保存在古典家具數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后續(xù)古典家具設(shè)計(jì)、制作和管理提供數(shù)字化基礎(chǔ)，優(yōu)化工作方式，提高工作效率。
1.4 古典家具數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建
由于數(shù)據(jù)庫(kù)具有數(shù)據(jù)獨(dú)立性，數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程度在變化時(shí)不會(huì)影響數(shù)據(jù)的顯示與使用，保證數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)與傳遞過程中的唯一性與準(zhǔn)確性。為此，劉文金等[6]提出利用圖像處理軟件、文字處理軟件等專業(yè)軟件對(duì)所收集的各類資料進(jìn)行預(yù)編輯處理的方法，并以微軟公司研制的Visual Basic.Net為開發(fā)平臺(tái)，通過Microsoft SQL Server 2005強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來(lái)進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。賀春光等[7]則在現(xiàn)有蒙古族傳統(tǒng)家具二維圖案數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，首先運(yùn)用AutoCAD及Sketchup 軟件完成三維圖案數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建與數(shù)據(jù)錄入，然后運(yùn)用瀏覽插件Archivision Discovery Viewer實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)瀏覽功能，最后運(yùn)用Archivision Active X 技術(shù)將三維數(shù)據(jù)庫(kù)封裝在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中。林海等[3]則提出依托Revit等BIM軟件平臺(tái)的API接口直接建立古典家具三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)，并將其運(yùn)用到數(shù)字化制造等全新領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)古典家具數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)物數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。
關(guān)鍵詞：古典家具；數(shù)字博物館；信息化；網(wǎng)絡(luò)化；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)
中圖分類號(hào)：G261；TP392 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）07-0053-02
作為一個(gè)國(guó)家發(fā)展程度的重要象征，現(xiàn)代博物館正在迎合時(shí)代的發(fā)展，利用高科技不斷完善自身，向著更先進(jìn)、更科學(xué)的大方向發(fā)展。基于數(shù)字化技術(shù)的新型博物館，即博物館數(shù)字化和數(shù)字博物館（Digital Museum，DM）相繼出現(xiàn)。博物館數(shù)字化是指通過數(shù)字技術(shù)手段構(gòu)造數(shù)字空間之上的博物館。而數(shù)字博物館則在博物館數(shù)字化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)藏品的收藏、管理及虛擬展示，并通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)建立信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系。DM不僅可通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)將展品展示在人類面前，同時(shí)為保護(hù)世界文化遺產(chǎn)提供新方法。為此，世界各國(guó)都在全力建設(shè)屬于自己的數(shù)字博物館，以便保存并傳承本國(guó)優(yōu)秀的文化資源。
1990年，美國(guó)啟動(dòng)了“American Memory”計(jì)劃，在實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)資料的數(shù)字化存儲(chǔ)的基礎(chǔ)之上，搭建了面向全球的博物館互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。1995年，日本制定了著名的“Global Digital Museum”計(jì)劃，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)博物館展品進(jìn)行數(shù)字化處理，并通過互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息化流通與個(gè)性化傳播。此外，建立基于場(chǎng)景虛擬漫游的VR博物館體驗(yàn)中心，實(shí)現(xiàn)博物館數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和個(gè)性化的展示。
近年來(lái)，通過不斷學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)展示技術(shù)，中國(guó)數(shù)字博物館也在蓬勃發(fā)展。國(guó)內(nèi)許多博物館先后加入數(shù)字化，如河南博物館、上海博物館先后成立互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站，并率先探索館內(nèi)藏品的數(shù)字化技術(shù)；中國(guó)國(guó)家博物館通過與微軟合作，推出基于藏品數(shù)據(jù)庫(kù)的“在線展廳”，不但實(shí)現(xiàn)了藏品的智能檢索，也實(shí)現(xiàn)了展品的虛擬展示；北京故宮博物館響應(yīng)國(guó)家文物局的“文物調(diào)查及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)建設(shè)”項(xiàng)目號(hào)召，開始構(gòu)建藏品三維數(shù)據(jù)庫(kù)并開發(fā)基于數(shù)字化技術(shù)的藏品管理系統(tǒng)，并引進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，開通計(jì)算機(jī)光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建故宮博物院網(wǎng)站。
雖然經(jīng)過多年的創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用，我國(guó)數(shù)字博物館建設(shè)進(jìn)程已經(jīng)已進(jìn)入比較成熟的階段，但是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的古典家具數(shù)字化博物館仍然存在許多制約條件。因此，本文歸納并分析目前階段古典家具數(shù)字博物館建設(shè)方案，并提出合理性的發(fā)展規(guī)劃。
1 數(shù)字博物館的信息化建設(shè)
依據(jù)博物館時(shí)代發(fā)展的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)博物館數(shù)字化建設(shè)的過程不是數(shù)字化技術(shù)與博物館的簡(jiǎn)單組合，而是需要立足于對(duì)博物館工作管理特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)原有博物館的信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)。
博物館信息化建設(shè)主要實(shí)現(xiàn)館內(nèi)藏品的數(shù)字化保存以及建立面向館內(nèi)的數(shù)據(jù)化管理系統(tǒng)，以便藏品的智能檢索和各項(xiàng)信息的存儲(chǔ)與展示。目前，藏品數(shù)字化保護(hù)方式主要寄托于基于三維數(shù)據(jù)反求與CAD模型重建的逆向工程技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)博物館內(nèi)各藏品信息的數(shù)字化管理與運(yùn)用。并在此基礎(chǔ)上，完善藏品信息庫(kù)及信息管理系統(tǒng)，在存儲(chǔ)藏品信息的同時(shí)只能匹配相應(yīng)的文字資料和影像視頻。因此，信息化建設(shè)的首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)古典家具的數(shù)字化。
通過翻閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，古典家具數(shù)字化過程可總結(jié)為：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)化建模及古典家具數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建。
1.1 數(shù)據(jù)采集
目前，古典家具的數(shù)據(jù)采集主要分為二維數(shù)據(jù)采集和三維數(shù)據(jù)采集。其中三維數(shù)據(jù)采集一般采用三維掃描設(shè)備，由于掃描方式和原理多樣化，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)三維測(cè)量技術(shù)發(fā)展尤為迅速。
張榮強(qiáng)[1]采用非觸碰式三維激光掃描技術(shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)采集的效率和準(zhǔn)確性。但是，由于該方法涉及濾波操作，測(cè)量范圍受到一定的限制，測(cè)量精度也相對(duì)較低。為此，李玉華等[2]則提出在應(yīng)用三維掃描技術(shù)進(jìn)行測(cè)算的過程中，要采用手持式設(shè)施，保證掃描的連續(xù)性，并確保掃描的速度。在此基礎(chǔ)上，林海等[3]提出在古典家具的實(shí)際測(cè)量中應(yīng)綜合使用直接測(cè)量法、攝影測(cè)量法和三維激光掃描3種測(cè)量方法，但對(duì)于大尺寸零件，其累積誤差會(huì)因測(cè)量照片絕對(duì)數(shù)量的增加、拼合次數(shù)的增多而增大。冉險(xiǎn)生等[4]引入近景攝影測(cè)量技術(shù)，經(jīng)位置識(shí)別、圖像匹配等處理技術(shù)及智能算法計(jì)算后，獲取攝影對(duì)象待測(cè)點(diǎn)的精確三維坐標(biāo)，不但提高了掃描效率，且大幅度提高了大尺寸物體的掃描精度。
1.2 數(shù)據(jù)處理
通過圖像數(shù)據(jù)處理軟件完成視圖拼合、噪聲去除、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化、點(diǎn)云分塊等處理。由于復(fù)雜的曲面往往由多個(gè)曲面整合構(gòu)成，要將整個(gè)三維數(shù)據(jù)分成多個(gè)小曲面數(shù)據(jù)分塊，并單獨(dú)對(duì)每塊數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。為實(shí)現(xiàn)將不同視域下的三維數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個(gè)坐標(biāo)系下，需進(jìn)行三維數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。典型算法有迭代就近點(diǎn)算法（ICP算法）和基于特征的配準(zhǔn)方法。由于配準(zhǔn)算法在掃描精度較低的狀況下產(chǎn)生的誤差較大，張愛武等[5]以激光采樣點(diǎn)為配準(zhǔn)單元，提出一種新的基于反向投影的快速配準(zhǔn)算法。通過馬氏距離搜索最近點(diǎn)，并利用反向投影加速最近點(diǎn)搜索，依靠插值方法修正最近點(diǎn)，避開了采樣分辨率影響。
1.3 參數(shù)化建模
將預(yù)處理后的古典家具數(shù)據(jù)信息以參考文件的方式導(dǎo)入建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）軟件，智能捕獲點(diǎn)線面等三維要素?cái)?shù)據(jù)，在三維空間中建立古典家具的三維信息模型，并將信息以數(shù)字化的形式保存在古典家具數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后續(xù)古典家具設(shè)計(jì)、制作和管理提供數(shù)字化基礎(chǔ)，優(yōu)化工作方式，提高工作效率。
1.4 古典家具數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建
由于數(shù)據(jù)庫(kù)具有數(shù)據(jù)獨(dú)立性，數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程度在變化時(shí)不會(huì)影響數(shù)據(jù)的顯示與使用，保證數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)與傳遞過程中的唯一性與準(zhǔn)確性。為此，劉文金等[6]提出利用圖像處理軟件、文字處理軟件等專業(yè)軟件對(duì)所收集的各類資料進(jìn)行預(yù)編輯處理的方法，并以微軟公司研制的Visual Basic.Net為開發(fā)平臺(tái)，通過Microsoft SQL Server 2005強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來(lái)進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。賀春光等[7]則在現(xiàn)有蒙古族傳統(tǒng)家具二維圖案數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，首先運(yùn)用AutoCAD及Sketchup 軟件完成三維圖案數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建與數(shù)據(jù)錄入，然后運(yùn)用瀏覽插件Archivision Discovery Viewer實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)瀏覽功能，最后運(yùn)用Archivision Active X 技術(shù)將三維數(shù)據(jù)庫(kù)封裝在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中。林海等[3]則提出依托Revit等BIM軟件平臺(tái)的API接口直接建立古典家具三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)，并將其運(yùn)用到數(shù)字化制造等全新領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)古典家具數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)物數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。
