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周明全:梦想在虚拟现实中绽放
时间:2019-11-20    评论:0
    来源:央视网

    秦始皇帝陵博物院每天有上万名游客来参观兵马俑,大家惊叹之余却少有人知晓,一号坑的1000多件陶俑中有许多是拼接复原而成的。这项工作在秦俑出土后的几十年里一直进展缓慢,直到一项新技术的出现。   

    周明全用虚拟现实技术突破传统行业瓶颈,让兵马俑复原工作效率大大提升,不仅如此,作为国内这一技术领域的开拓者,他还将虚拟可视化技术运用于医学、刑侦等多个完全不同的领域。

    计算机图像处理技术大有可为

    1993年,毕业于西北大学计算机专业的周明全被公派法国留学,学习国外最先进的电脑技术。可到了法国,他却被分进了医学研究所,也就是法国卫生部下属的图像与信号处理研究室。


    “我当时感到很诧异,因为我自己从来没有学过医学”。周明全说,“后来待了一段时间才知道,计算机图像处理技术在医学上是大有可为的。我们做的工作就是把CT(电子计算机断层扫描)和磁共振上面采集到的图像进行三维重构,虚拟仿真,然后用来为人类的医学服务。”

    这段留学的经历让周明全看到了计算机图像处理技术发展的多种可能性,将其运用到实际生产和生活中将产生超乎人想象的结果。然而在回国之初,国内的计算机应用技术发展还是滞后的,周明全面临着一无所有、从零开始的尴尬境地:一无资金,二无设备,三无研究团队。

    一个偶然的机会,周明全看到公安部面向全国招标科研的信息,是关于无名尸体的辨认。周明全做了方案去应标。“和我一块竞标这个项目的一共六个团队,我自己就一个人,背着一个书包从西安来到北京参加这个项目的竞标。但是我对这个项目是有信心的,他们都是从计算机辅助设计、从CG(计算机动画)的角度出发,而我是从三维医学可视化的角度来看这个问题。”正如周明全所想的那样,最后他中标了。


    计算机辅助攻克文物修复难题

    虚拟可视化技术在医学领域取得的成功没有让周明全止步不前,他要接受更高的挑战——有着“世界第八大奇迹”之称的秦始皇陵兵马俑的修复。

    兵马俑坑内有大量的碎片,经常有文物修复人员在紧张地忙碌,这样的场景从上世纪七十年代兵马俑开始发掘之日起就没有中断过。

    据当时的秦始皇帝陵博物院考古队队长张卫星说,兵马俑坑被发掘以来,陶俑破碎非常严重。一方面由于俑坑的破坏,另一方面由于自然环境的变迁,出土的时候陶俑破坏情况非常严重,完全修复的任务非常艰巨。

    据专家估计,这些碎片的体量要复原出陶俑可以复原出8000多具,但按照传统比照寻找的方法,在1974年到2002年之间,文物修复师仅仅复原了1000多具秦俑。据此推算,全部修复完兵马俑至少需要100年。

    在周明全看来,兵马俑的修复问题比人体修复要复杂,千万个兵马俑打碎了,碎片混在了一块儿,“需要干的第一个事情是分类,哪些碎片是哪一个兵马俑,这是一个难题,它是从数以万计的碎片中找到一个物体上的碎片。”周明全利用文物碎片的两个特征,即纹理特征和边缘特征,为后续的扫描和拼接的顺利完成打下基础。

    拼接兵马俑碎片像是极为复杂的拼图游戏。周明全使用的三维虚拟可视化技术则把这个过程变得精确、简单、直观,效率提升的同时还不会对人物本体造成任何影响。

    “这机器里面就出现了哪一块哪一块,就像你这编号一样,就能编起来了,这号编起来以后就让计算机拼,计算机自动接。”周明全说,“我们使用计算机技术来修复兵马俑,首先把每一个碎片通过三维扫描仪把它数字化,然后在计算机里面对所有的数字化了的碎片进行计算,找出它们互相相邻的碎片,最后进行完整拼接,形成完整的兵马俑。”

    传统修复兵马俑的方式是纯手工作业,碎片匹配速度慢,修复周期长,五个人的小组复原一件陶俑平均要一个月,而且依然难以保证碎片拼接的准确性。而用周明全的方法,让陶俑在电脑中先复活一次,再交由专业修复人员进行现实中的碎片拼接,大概只需要两天或者三天的时间。

    周明全和他的团队共完成3544片陶片的数字化采集,一三号坑大场景数字化建模。他的这项文物虚拟修复技术在2009年获得了国家科学技术进步二等奖,并为北京故宫博物院、陕西、河南、西藏等地方文物保护单位修复重要文物300余件,加快了文物复原速度,用计算机技术助力文物的保护与文化的传承。


    虚拟现实的“未来”

    看到兵马俑在电脑上“复活”的画面时,周明全又有了新的想法。深藏于地下的秦始皇陵,何时能向世人揭开其神秘的面纱仍然是个未知数,而周明全希望人们足不出户就能够身临其境般感受到秦陵地宫的恢弘场景,通过更直观近距离的方式来认知中国传统文化。

    2011年,周明全主持虚拟复活地下军团项目,通过VR技术实现了兵马俑数字模型的动作设计与人机交互控制,只需戴上VR眼镜,就能让观众有置身于秦始皇陵地下的感觉,近距离感受气势磅礴的兵马俑方阵。

    多年的文物修复工作经验让周明全对文物展览有了新的认识,他发现传统博物馆的展陈形式单一,易受损老化的珍贵文物无法展出,制约着博物馆的文化传播能力。于是,周明全便开始思考将虚拟秦始皇陵的成功复制到更多的博物馆里,打造出全国性的智慧博物馆集群。

    除了将虚拟现实技术运用在文物修复上,周明全还研发三维医学可视化系统,达到人体的精确模拟,挽救更多人的生命。

    2019年10月19日,2019世界VR产业大会开幕式在江西南昌举行,周明全发表关于虚拟现实技术教育培训的演讲,他提到,如何利用已有的学科体系来构成虚拟现实的学科体系是我们需要考虑的问题,当务之急是建立虚拟现实“课程群”。虚拟现实的未来,也就把握在今天对人才的培育当中。

    如今,人工智能、虚拟现实等尖端技术的应用给人类的生产和生活方式带来巨大变化。周明全正是握住了这把创新的钥匙,让最新科技应用于我们的生活,造福着我们的生活,他让梦想之花在虚拟现实中绽放,而这不是虚拟,是现实。(文/董淑云)

    央视视频地址:http://tv.cctv.com/2019/09/25/VIDEIkqhQ9QOzQGZm2XeKJse190925.shtml?spm=C59377.PJNaWEqfaHYm.E9jqifUsSUvD.6
标签:周明全文物兵马俑
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