DB13 T 5260-2020 金属类可移动文物三维数据采集规范.pdf

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1、ICS 01.140.20 CCS A 14 DB13 河北省 地方标准 DB 13/T 5260 2020 金属类可移动文物三维数据采集规范 2020 - 11 - 19 发布 2020 - 12 - 19 实施 河北省市场监督管理局 发布 DB13/T 5260 2020 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 三维数据采集规则 . 2 5 采集环境要求 . 5 6 三维数据采集技术要求 . 5 7 数据采集质量要求 . 7 8 数据格式与存储 . 7 9 质量评价标准 . 8 附 录 A（规范性附录） 文物数据采集记录 . 1

2、1 参 考 文 献 . 12 DB13/T 5260 2020 II 前 言 本 文件 按照 GB/T 1.1 2020标准化工作导则 第 1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定 起草。 本 文件 由河北省文物局提出并归口。 本 文件 起草单位： 石家庄铁道大学、河北省标准化研究院、石家庄千典科技有限公司、中国科学院 上海研究所、中国艺术科技研究所 。 本 文件 主要起草人： 王晓芬、董世涛、苑鹏军、 杨晓飞 、邢轩业、张宜春、王书海、韩立华 。 DB13/T 5260 2020 1 金属类可移动文物三维数据采集规范 1 范围 本 文件 规定了金属类可移动文物三维数据采集规则、采集环境要求、

3、三维数据采集技术要求、数据 采集质量要求、数据格式与存储、质量评价 标准等 内容。 本 文件 适用于博物馆、文物保管机构、考古研究机构等各类文物收藏单位开展金属类可移动文物三 维数字化采集工作。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅 该 日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T 12979-2008 近景摄影测量规范 GB/T 18894-2016 电子文件归档与管理规范 WW/T 0020-2008 文物藏品档案规范 ISO/IEC 10918-5-20

4、13 信息技术 .持续色调静态图象的数字压缩和编码 :JPEG文件交换格式 (JFIF) ISO/IEC 15444-1:2016 信息技术 JPEG 2000图像编码系统 3 术语和定义 下列术语和定义适应于本文件。 3.1 金属类可移动文物 馆藏文物（可收藏文物），即历史上各时代重要 金属 实物、艺术品、代表性实物等 。包括纯金、纯 银、合金、鎏金、铜制、 铁 制等各种 金属为主要原料的铜器、金银器、铁器、其他金属器文物。分为反 光类（如金银器）和半反光类（如青铜器）金属器。 3.2 三维数字化 3D 运用三维数字化技术对物体进行三维信息采集及处理以构建数字模型的过程，可用于存档、研究、

5、分析、展示等。 3.3 点云 在同一个三维坐标系统中的一组向量的集合。这些向量通常以 X,Y,Z三维坐标的形式表示，主要用 来代表一个物体的外表面形状 以及 点的 RGB颜色，灰度值，深度，分割结果等。 3.4 扫描 通过扫描仪获取物体点云数据的过程，且点云同时包含在全局参考坐标系下的空间信息。 DB13/T 5260 2020 2 3.5 空间分辨率 三维扫描仪 采集点之间的采样间隔，反映了对被测物体扫描的精细程度。 3.6 精密度 描述三维扫描数据的点云分散程度。 3.7 限差 限差又称容许识差，是在一定测量条件下规定的测量误差绝对值的限值。 3.8 网格模型 以网格描述物体表面的三维模型

6、。 3.9 纹理 经过正射纠正和统一匀光处理的用于表示物体色调、饱和度、明度等特征的影像。 3.10 纹理贴图 把采集到的物体的纹理照片，按照其与三维几何模型的对应关系进行贴附的过程。 3.11 材质 纹理对应的影像信息、光照信息等。 3.12 色调 色彩外观的基本倾向。通常可以从色相、明度、冷暖、纯度四个方面来定义一件文物的 色调，在上 述四个要素中，某种因素起主导作用，可以称之为某种色调。 3.13 色调饱和度 色调和饱和度的合称。色调决定色彩的本质类别，饱和度决定颜色的深浅。 3.14 色温 表示光源光色的尺度，单位为 K（开尔文），色温是表示光源光谱质量最通用的指标。 4 三维数据采集

7、规则 4.1 采集金属类可移动文物分类 根据文物质地特征，把金属类文物分为反光类金属器和半反光类金属器两类。 4.2 采集标准单位 包括 以下内容： 长度：毫米 mm；微米 m； 比例： 1:1，真实尺寸，无缩放； 坐标：绝对坐标系，原点 X=0， Y=0， Z=0； DB13/T 5260 2020 3 分辨率： dpi； 色彩： RGB 真彩色； 重量：千克 kg；克 g。 4.3 数据采集原则 4.3.1 安全性 原则 为保障文物 安全 ， 对拍摄人员及拍摄条件做出 了以下 规定： a) 拍摄人员 应具有相应操作资质并严格遵守安全工作规定，馆藏文物的移动和保护应由文物收藏 单位配备专人负

8、责； b) 拍摄人员的服装等条件符合 文物 拍摄的要求 ， 不在拍摄区域内饮水、吸烟 、 进食 ； c) 拍摄条件不低于 文物展示、 陈列 储存 条件，温度、湿度、光照、 电磁场、 粉尘等条件都在 文物 保护范围之内。 4.3.2 防护性原则 为保护文物在采集数据时不受到灯光及设备辐射等外界影响，应遵循以下具体内容： a) 不接触：数据采集 人员、采集设备 不得与文物有任何物理接触 ， 避免造成文物损伤； b) 风险预测：预先消除和避免任何对文物有伤害的可能因素，包括温度、湿度、电磁场、空气、 水、电、障碍物以及其他可预期的风险等； c) 光照控制：数据采集设备应避免使用长明热光源照明系统。避

9、免长时间照明和多次重复闪光。 4.3.3 真实性原则 三维 扫描的 点云 数据 ， 拍摄的 文物 图像忠实于本体，不对 数据 进行艺术加工 。 4.3.4 适宜性 原则 数据采集 应考虑 具体 情境，选择合理的采集设备 ， 具体要求如下： a) 采用成熟度高，价格适宜的技术 ； b) 根据采集范围和采集精度不同，合理选择采集设备种类和型号； c) 根据项目和工期要 求，选择符合要求的单一类型三维扫描技术设备，也可以选择符合要求的多 种类型三维扫描设备混合使用，但应顾及后续数据处理软件的兼容性。 4.4 采集处理流程 4.4.1 数据采集 处理 流程 见 图 1。 图 1 数据 采集处理流程 资

10、 料 收 集 方 案 编 制 外 业 采 集 预 处 理 内 业 处 理 预 合 成 评 估 不合格 点云数据预处理 图像数据预处理 DB13/T 5260 2020 4 4.5 资料采集与前期准备 4.5.1 采集现状调查 具体 包括以下内容： a) 文物基本信息； b) 文物影像信息； c) 文物管理信息。 4.5.2 采集内容确定 具体 包括以下内容： a) 明确需要采集的具体对象，包括尺寸、材质、所处环境等； b) 明确采集成果的应用目的，用于存档、保护、研究、展示传播以及其它开发利用等； c) 明确数据采集的周期 ； d) 确定点云数据采集精度； e) 确定纹理数据采集分辨率。 4.

11、5.3 设备使用方案确定 具体 包括以下内容： a) 光源系统使用方案； b) 摄影设备使用方案； c) 扫描设备使用方案； d) 采集系统架设方案。 4.6 方案编制 4.6.1 技术方案编制 技术方案应包括概述、现状、已有资料情况、工作目标、工作内容、数字化技术方法和主要技术指 标、引用文件及作业依据、设备和软件配置、作业人员安排、责任分工、进度安排、安全管理措施等内 容。具体技术 要求 如下 ： a) 根据金属类可移动文物不同质地、体量、形状等设计不同的采集方式以及每种采集方式的技术 处理细节； b) 确定三维数据采集与预处 理的标准； c) 确定纹理贴图的标准； d) 确定成果输出标准

12、； e) 设备及辅助设施使用方案； f) 预处理流程及方案。 4.6.2 安全方案编制 为了 保障文物在 数据 采集过程中 的 安全， 根据 4.3.1安全性 原则，结合具体 文物 特点 ，编制安全 方 案 应对 如下内容 作出要求 ： a) 文物搬挪、移动安全要求 ； b) 数据采集人员服装 要求 ； c) 数据采集人员 行为要求； DB13/T 5260 2020 5 d) 采集环境 安全 要求 ； e) 采集设备 安全 要求 ； f) 采集 数据安全 要求 ； g) 采集标签 标志要求 ； h) 安全用电要求。 5 采集环境要求 5.1 总则 采集环境 不适宜 时 会 促使 文物在外界环

13、境的刺激和影响 下 发生 变化 ， 对文物 的 储存具 有较大的影 响 ， 同时 也会 影响 采集结果 的 准确性，因此需要明确场地和设备 等采集环境的 要求。 5.2 场地要求 具体包括以下 内容： a) 专门采集场地，场地高大有进深，其面积和高度应能满足采集作业需求； b) 场地选择阴凉干燥处，适于保护文物与采集设备； c) 采集环境清洁，无粉尘； d) 采集环境应选择中性色调，避免杂散光、环境色和大面积反光色块的干扰； e) 光线柔和，应 避免阳光直射 ，应避免紫外光源以及其它强光的影响。 5.3 设备要求 具体包括以下内容： a) 根据被采集对象的大小、采集数据应用领域的需求选择合适的

14、采集设备； b) 设备应为无损、非接触式扫描方式，精度应能满足项目需要； c) 三维扫描仪扫描精度误差 0.02mm； d) 三维扫描仪扫描分辨率 1mm； e) 数码相机的影像传感器尺寸应不小于 24mm 36mm； f) 数码相机 R、 G、 B 各通道色彩深度 12Bit； g) 数码相机影像传感器 ISO 感光指数 ISO100； h) 数码相机影像传感器的 R、 G、 B 有效像素数 3000W DPI； i) 拍摄用持续光源的色温应为 5500 550k。 6 三维数据采集技术要求 6.1 点云数据采集 6.1.1 点云数据采集技术要求 三维数据采集的设置应综合考虑各方面因素，在保

15、证原始数据采集能满足 项目需要的同时，尽量避 免资源的浪费，但同时应留有一定余量。 6.1.2 三维点云数据采集技术指标 具体包括以下内容： DB13/T 5260 2020 6 a) 金属类可移动文物三维数据采集精度误差 10m； b) 三维数据为真实尺寸数据； c) 点云数据噪点控制 15%； d) 拼合后物体的形态误差 10m； e) 扫描面对物体外表面覆盖率 95%； f) 数据完整性：根据扫描数据拼合出完整全视角文物模型； g) 有效解决高反光材质文物的扫描和纹理采集； h) 组合文物三维模型按文物构造拆分单独采集。 6.1.3 点云数据采集流程 6.1.3.1 点云数据流程详见图

16、2。 图 2 点云数据采集流程 6.1.3.2 点云数据采集具体流程如下： a) 辅助设施准备，包括平台、转盘、电源、遮光布等； b) 设备校准，确保设备的精度满足采集要求； c) 结构光设备采集三维点云数据时，环境光减弱； d) 确定扫描视点，多视点点云数据采集； e) 相邻站点间有效点云的重叠度不低于 30%； f) 对原始数据进行预处理，检查数据完整性、可用性，对缺失和异常数据，应及时补扫； g) 保存原始数据。 6.2 色彩及纹理数据采集 6.2.1 色彩及纹理数据采集要求 色彩及纹理采集符合 GB/T 12979-2008，为 保证采集数据的准确性，对 色彩及 纹理的 采集 作出如下

17、 要求： a) 文物采集对象需固定放置，中心点无偏离； b) 720 度采集，每 10 度 -15 度采集一张纹理图像，根据文物高度纵向移动相机继续拍摄； c) 仰视和俯视过渡角度各不少于 10 度，无遮挡物； d) 相邻纹理图像之间重叠区域应 30%； e) 被采集对象应充满画面，图案清晰； f) 器型完整，无明显的俯仰变形； g) 每张纹理的色温一致无偏离； h) 单幅纹理图像受光均匀，明暗相差不能过大； i) 环境色不能影响文物本身颜色； j) 图像 拍摄时 需要附 加色卡、比例尺，供后期调色和加工 处理 参考。 6.2.2 灯光设置 拍摄时灯光 应 避免出现 明显的阴影、高光等问题，

18、根据 具体环境 进行 灯光设置，具体要求如下： 设备布置调试 预采集 多角度数据采集 采集数据预处理 数据保存 DB13/T 5260 2020 7 a) 拍摄纹理照片时灯光要分布均匀，使用 柔光器材， 不应出现明显阴影、高光、亮点或暗点，根 据需要在环境中可布置多盏灯光； b) 尽量消除眩光 ， 使用遮光罩 或 高质量的 UV 镜 ； c) 对于半反光金属类可移动文物， 注意反光 ， 使用偏振镜 或 是在较暗的 环境 里用柔光箱来布光 ； d) 对于反光金属类可移动文物， 注意反 射和高光，使用布光柔和均匀的小型影棚和遮光板。 6.2.3 色彩校正 在采集过程中，使用色彩管理锁定参数，确定每

19、一张图片的颜色一致，将采集到的一组图像数据通 过色彩管理软件进行校验并在屏幕上批量输出。 7 数据采集 质量要求 7.1 点云数据采集质量要求 具体内容 包括： a) 网格式点云数据，数据呈三角网互连有序点云数据； b) 平面结构和实物层数正确； c) 离散噪点控制； d) 自相交控制； e) 点云分布均匀。 7.2 色彩与纹理采集质量要求 具体内容 包括： a) 纹理分辨率 4096 4096，不低于 300dpi，图像规格为 2 的 n（ n 3）次方，最大可依据实际 纹理采集设备提供的参照值调整； b) 纹理无缝拼接，过渡完好； c) 纹理贴图尺寸误差 0.1mm； d) 色彩还原为自然

20、光照条件下物体表面色彩； e) 文物可视范围内，影像拍摄采集完整率 95%； f) 纹理图像的模式采用 RGB 颜色 ，色彩均方差不得大于 0.01（均方差归化至 0-1）。 8 数据格式与存储 8.1 数据格式与存储要求 数据格式与存储符合 GB/T 18894-2016和 WW/T 0020-2008的规定 。 8.2 数据格式 保存采集设备的原始测量工程文件，最终输出接口为通用格式。具体要求 包括： a) 点云数据： ASC、 PTX、 TXT、 XYZ 等格式； b) 照片： TIFF、 RAW+JPEG 等格式； c) 几何模型： STL、 OBJ、 PLY 等格式； d) 带纹理模

21、型： OBJ、 WRL、 3DS 等格式。 DB13/T 5260 2020 8 8.3 编解码格式 数据格式用于数据的存储和显示，应采用国际通用编解码，详见表 1。 表 1 编解 码格式说明 形态 编码格式 名称或来源 标准用途及内容说明 点云 ACS 点云格式 有序点云数据集，三维扫描仪在扫描时生成的数据。 网格 STL 是一种为快速原型制造 技术服务的三维图形文 件格式 STL 文件由多个三角形面片的定义组成，每个三角形面片的定义包括三 角形各个顶点的三维坐标及三角形面片的法线矢量。 STL 文件有 2 种类 型： ASC 域格式和二进制格式 ASC 域格式。 STL 模型是以三角形集合

22、来 表示物体外轮廓形状的几何模型。 OBJ 是一种标准 3D 模型文件格式 适合用于 3D 软件模型之间的互导， OBJ 格式兼容性好，不需要插件实现。不包含动画、材质特性、贴图路径、动力学、粒子等信息。 纹理 贴图 RAW 原始图像数据，又称照相 底片 图像传感器处理的原始图像文件，记录了每个像素的亮度值，不受任何 差处理参数的影响。该格式记录了不加修饰的最原始真实的信息。可以 转化为 16 位的图像。 TIFF 标签图像文件格式 有压缩和非压缩两种形式。 TIFF 格式支持带 Alpha 通道的 CMYK、 RGB 和灰度文件，支持不带 Alpha 通道的 Lab、索引颜色和位图文件。 J

23、PEG ISO/IEC 10918 用于连续色调 、多级灰度、彩色 /单色静态图像压缩，最大压缩比可达 100:1，它用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据，获取极高的压 缩率的同时能展现十分丰富生动的图像。 JPEG2000 ISO/IEC 15444-1:2016 JPEG2000 压缩率比 JPEG 高约 30%左右。同时支持有损和无损压缩。能 实现渐进传输。可任意指定影像上感兴趣区域的压缩质量，还可以选择 指定的部分先解压缩。符合 ISO/IEC 15444-1:2016 的规定。 8.4 数据存储与备份 存储 和备份：异机保存 不少于 两份；在 采集 完毕后第一时间备份原始 数据 ；

24、 备份的文件名称 (时间 + 地点 +场景名 +图像原始名 )，填写拍摄工作表格及存储表格。 8.5 数据采集记录表 对每个对象的采集完成后，需提交文物数据采集记录表，格式详见附录 A。 9 质量评价标准 9.1 质量控制要求 质量检查验收应符合下列要求： a) 项目委托书或合同书，以及项目委托方与承担方达成的其他文件； b) 数据采集方案； c) 相关技术标准和政策法规。 9.2 技术指标 DB13/T 5260 2020 9 9.2.1 原始图像 用于三维模型纹理贴图的原始图像数据的精度指标见表 2。 表 2 精度指标 名称 级别 具体要求 纹理贴图 一级 有效采样分辨率不低于 1000d

25、pi CIEDE2000色差小于 2.0 二级 有效采样分辨率不低于 300dpi CIEDE2000色差小于 2.0 三级 有效采样分辨率不低于 100dpi CIEDE2000色差小于 3.0 9.2.2 带纹理贴图的网格模型 带纹理贴图的网格模型应有较好的模型完整度、精度和纹理映射的准确度，同时应避免纹理贴图中 出现高光、模糊、变形、接缝及采样率变化过大等问题。精度指标见表 3。 表 3 精度指标 名称 级别 具体要求 扫描点云 一级 1) 完整度 95%； 2) 精度 0.01mm； 3) 最大点间距 0.20mm； 4）尺寸误差 0.05mm。 二级 1) 完整度 90%； 2) 精

26、度 0.05mm； 3) 最大点间距 0.30mm； 4）尺寸误差 0.08mm。 三级 1) 完整度 90%； 2) 精度 0.10mm； 3) 最大点间距 0.50mm； 4）尺寸误差 0.10mm。 纹理 一级 1) 有效采样分辨率不低于 300dpi； 2) CIEDE2000色差平均值 2.0。 二级 1) 有效采样分辨率不低于 100dpi； 2) CIEDE2000色差平均值 3.0。 三级 1) 有效采样分辨 率不低于 50dpi； 2) CIEDE2000色差平均值 4.0。 纹理与模型对应精度 一级 纹理映射位置误差 0.1mm。 二级 纹理映射位置误差 0.2mm。 三级

27、 纹理映射位置误差 0.3mm。 DB13/T 5260 2020 10 9.3 质量检查内容 9.3.1 原始图像数据 原始图像数据检查内容包括： a) 图像白平衡； b) 曝光均匀性； c) 图像细节、清晰度； d) 图像重合度、完整度； e) 图像采集日期、存储格式。 9.3.2 原始点云数据 原始点云数据检查内容包括： a) 点云重叠度、完整性； b) 点云密度； c) 点云噪声； d) 点云相对精度、绝对精度； e) 点云颜色信息。 9.3.3 带纹理贴 图的网格模型 带纹理贴图的网格模型数据检查内容包括： a) 模型完整度； b) 模型精度； c) 纹理映射的准确度； d) 纹理贴图中高光、模糊、变形、接缝控制； e) 采样率变化控制。 DB13/T 5260 2020 11 A A 附 录 A （规范性附录） 文物数据采集记录 文物数据采集记录表见表 A.1。 表 A.1 文物数据采集记录表 文物数据采集记录表 文物名称 文物编号 扫描信息 人 员 日 期 设 备 视 点 数 分 辨 率 数 据 量 拍照信息 人 员 日 期 相机型号 照片数量 光源参数 相机参数 环境信息 温 度 湿 度 光 照 其 他 备注 DB13/T 5260 2020 12 参 考 文 献 1 博物馆藏品二维影像数据技术规范（试行） （文物 博发 2001 81号） _