时光修复者②丨何建:三维重建算法让文物修复迈入“精准时代”

2025-10-10 09:47:24 红网
作者:王嫣 秦楼 李静怡 编辑:苏好
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编者按:文化为魂,科技为翼。在湖湘大地上,一群“时光修复者”以AI为笔、数据为墨,在虚实交织处重绘文明的年轮。千年石刻锋芒再现,断骨残影精准弥合,褪色胶片重焕光彩——这些融合人文温度与科技锐度的实践,正是湖南牢记总书记殷殷嘱托,持续破题“文化和科技融合”的生动写照。

10月9日起,红网时刻新闻推出《时光修复者》融媒体报道,深入文物、古籍、胶片、非遗修复现场,带你走进“时光修复者”的匠心世界,共同见证科技如何赓续历史文脉,文化如何赋能经济发展。

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芒果数智文物数字化部总监何建。

红网时刻新闻记者 王嫣 秦楼 长沙报道

大型光场棚内,96部相机环形拍摄,文物AI数字采集工作正在进行,10分钟左右后,眼前的石质文物被转化为高精度三维模型……近日,在位于马栏山视频文创产业园的数字文博AIGC实验室里,记者见到了芒果数智文物数字化部总监何建。

何建是一名80后,大学毕业后即在上海一家专注GPU研发的企业深耕十余年。2019年,他被长沙的创新活力吸引,选择扎根这座蓬勃发展的城市。目前任职于芒果数智,牵头带领团队开展图形图像技术、虚拟空间构建等领域的研发以及文物数字化等方面的工作。

如何利用前沿科技对传统文物进行修复,让沉睡的文物焕发出新的生机?这是近年来何建和团队成员们一直在努力的方向。

落定坐下后,何建笑着介绍起团队情况,“现在我们整个产品技术中心团队有40多人,最近,大家正在做湖南博物院和甘肃泾川县博物馆的项目。目前湖南博物院的项目正处于古器物采集阶段,这一采集将覆盖从夏朝至今跨越千年的文物脉络,涵盖不同材质的古器物。”

2024年7月,由芒果数智文物数字化团队自主研发的三维重建算法正式落地,运用于文物采集、修复上。这一算法针对文物的复杂形态、精细纹理等特点进行了专项优化,能够精准捕捉文物表面的每一处细节,从亚毫米级的纹饰到微妙的色彩过渡,都能实现高度还原。

何建自豪地说,基于这一核心算法,团队成功搭建起功能完善的文物数字化采集平台,将图像采集、数据处理、三维建模等环节进行一体化整合,形成了一套标准化、自动化的工作流程,而这与传统文物的数字化采集方式相比,采集成本降低了90%,效率提高了80%。

从人工操作到AI算法生成

站在数字文博AIGC实验室内,记者环视四周,看到墙上“让文物活起来”“文物之美,在于其历久弥新”“文明瑰宝数字化,科技传承中华魂”等标语十分醒目。

“在文物数字化采集这块,我们在湖南博物院有2条生产线,每天大概采集40~50件文物。而以前采集一件文物,从采集数据,到生产出最终的三维模型,需要一天以上的时间。”何建说,传统的采集方式主要是运用三维扫描仪与高清相机,人工操作设备及软件将采集的网格数据与图像数据进行拼合,才能生成最终的贴图模型。如今芒果数智自研的自动化、无接触式解决方案,它是将高清图像输入到AI算法里,最终算法把网格信息和纹理信息结合,生成带贴图的模型。因此,生产线的采集效率大幅度提高。

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何建在数字文博AIGC实验室内,演示文物数字化采集过程。

谈及文物数字化采集的好处时,何建将记忆深处的一件往事娓娓道来。

2024年,有一次,何建在和湖南博物院专家交流时,这位专家说的一番话,让他印象深刻。当时有位外省的文博专家想研究院内收藏的商代豕形铜尊上的纹饰,但因网上只有平面图,无法做360°研究,这位外省的专家就打电话来咨询湖南博物院,商代豕形铜尊文物下颚的纹饰是什么样的。这件事深深触动着何建,那时他就在想,如果能通过数字化采集,并生成三维模型,外省的文博专家能在线上看到文物的全貌。

为更好地满足文博领域研究的需求,近年来,何建和团队成员们在三维重建算法的基础上,还研发了内壁采集系统,去年年中已完成开发,并落地运用。何建坦言,在研发过程中,团队借助了内窥镜原理,采用了360°摄像头,并配备了自主光源来给文物内壁进行打光,方便生成文物360°图像。

“我们的算法能精准还原文物的特征,在文物建模放大6~8倍后,依然可以清晰地看到每一个细节。”何建说,去年在湖南博物院采集商代豕形铜尊这件猪形盛酒铜器时,高清相机就捕捉到了这件铜器在铸造过程中产生的气泡。后来请教文博专家后得知,这些气泡是因为南方潮湿气候影响制造工艺导致的。“文博专家告诉我们,根据这些气泡,可以判断文物的大致产地、区域,目前专家已在围绕这件铜器全身的纹样和铸造工艺,做更深入的研究了。”

在数字文博AIGC实验室里,顺着芒果数智AI创新部总监黄泱柯手指的方向,记者看到了不远处的展陈柜里,摆满了多项专利证书。黄泱柯自豪地说,今年4月,芒果数智自主研发的三维重建算法,拿到了“一种目标物体表面重建方法及相关装置”的发明专利证书。

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何建和芒果数智AI创新部总监黄泱柯进行交流。

而这背后,离不开一群人持续多年的努力。

“其实,关于三维重建算法,我们早在2019年就就开始着手调研了。随后从2022年起,开始在实验室做应用级的重建尝试,直到2024年完成三维重建算法落地开发,整个研发过程其实持续了5年左右时间。”何建感慨地说,这一算法在落地应用前,团队成员从古玩市场买过许多文物仿品,在实验室里做了成千上百次测试。

每件文物仿品采集的过程中,大家都花了很多时间采集和数据化。同时,还考虑到不同材质需要的条件是不一样的,又针对不同材质做了自适应升级。为了让采集的呈现效果更好,团队成员们可谓下了很多功夫,也取得了不错的成绩。何建坦言,“去年,我们在湖南博物院用一年时间采集了1000件文物,这个数据在业界是非常了不起的成绩了,以前在很多博物院,需要10年时间,才能达到这样的成绩。”

从“凭感觉补”到“按数据修”

三维重建技术能深度赋能文物修复。精准的原始数据和科学参考,让修复工作从“凭感觉补”变成“按数据修”,不仅修得更准、更快,还能提前看到修复后的效果。

采访现场,何建坐在电脑前,打开芒果数智研发的线上系统,用鼠标轻点采集建模任务,几分钟后,一个断成8截的象牙化石,拼凑在了一起,清楚地展示出了象牙化石修复后的样子。

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通过芒果数智研发的线上系统,展示出的象牙化石修复效果。

何建告诉记者,眼前这个象牙化石正是他和团队成员在甘肃泾川县博物馆进行的一个项目,这一项目从去年底开始,持续至今年,目前团队已经借助数字技术,完成了几百件文物的修复。“在修复这块,我们会借助多种工具,首先会借助AI工具,运用训练的AI大模型,去对三维模型做虚拟修复,然后会把三维模型修复后的效果提供给专家论证,再结合专家的意见进行修改。”可以这样理解,运用数字技术来助力文物修复,是一个修复、论证、修复、再论证的过程。

因为在扫描文物的过程中,AI根据采集到的数据进行分析后,会补全缺失的部分,但AI生成的部分不一定是符合历史史料的,所以为了保证修复的准确性,团队成员就会根据文物所属的类型,来找这一方面的专家,进行专家认证。而专家认证是一个持续的过程,因此,很多时候就会出现修改之后,再认证的情况。

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文物数字化采集一体机。

文物安全是文物保护的红线、底线和生命线。

目前,芒果数智合作的采集、修复方向的博物馆已达20多家。而在与这些博物馆合作的过程中,芒果数智也在同步根据各家博物馆的反馈,来不断优化、升级系统。

在采访现场,记者看到目前芒果数智的文物采集设备采用的是转盘形式,即把文物放在转盘上,通过转盘的转动,不断调整角度进行采集。何建坦言,再过不久,团队研发的文物数字化采集一体机就要落地了,这一机器配备亿级像素高精度相机、防撞雷达、协同控制系统。它的运用,将革新下文物转动采集的方式,实现文物静止不动,相机转动的采集,大大提高文物采集的安全性。

从抵御时间侵蚀到打造文化集散地

科技不仅为文物赋色增辉,更让传统文化焕发出面向未来的生命力。

为了回答好“探索文化和科技融合”的时代命题,湖南省委、省政府果断出击,谋划建设覆盖文博全链条的数字化大平台,2024年8月,芒果数智旗下数字文博大平台山海APP应运而生。

让海量的博物馆文物“集体上网”是一项庞杂而又精细的工程。在“博物馆热”持续高涨的文化大背景下,山海APP打破馆与馆、地与地乃至国与国的界限,通过整合区块链、人工智能技术,搭建起了一个充分开放的数字文博大平台。

“山海APP是国内首家综合类的文物平台,除了文物展示,还有二次开发、应用等多种功能,它的上线,不仅方便了文博爱好者,还在全国多家博物馆间架起了一座座桥梁,在国内建立起了首个文物数据库。”何建坦言,这个数据库,为文博爱好者们开放了二次创作的资源,并提供了数字资产交易的平台。一些实体厂商也可以通过这个平台,把这些纹饰、图案更好地运用到不同形式的文创产品,或是影视制作、游戏中去。

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基于文物数据开发出的文创产品。

“文化+科技”叠加下的中国优秀文化传播,无论是向内挖掘,还是向外出海,都有极大的空间与潜力被激活。在何建看来,山海APP汇聚了全国多家博物馆数据,它是文化的集散地,将中华上下五千年的文化融入其中,为文化传播提供了更好的传播渠道,也为文化的经济属性的开发提供了便利的平台。

来湖南6年了,何建从未后悔一头扎进数字文博这个行业。他说,自己很喜欢中国传统文化,很庆幸能加入到这个行业中来,接触到许多曾经没有接触过的文化知识。

在何建看来,“时光修复者”是在时光里摸索的人,也是时光修复工具的研发者和修复工作的践行者。团队此前在走访调研中发现,目前全国备案的博物馆有7000多家,不少博物馆的文物三维数字化率尚不足1%,这个数据深深触动着他。“故宫博物院专家曾说,要完成故宫博物院所有文物的采集、修复,需要几代人驰而不息的接力。而我和团队,也希望成为这其中的一份子,为每一件文物提供数字化保障,让它们可以更好地抵御时间的侵蚀与人为的损伤。”

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