文化遗产数字化保护技术

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页数:256
译者:
出版时间:2012-7
价格:68.00元
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isbn号码:9787040318791
丛书系列:
图书标签:
  • 遗产保护
  • 数字化
  • 非物质文化遗产
  • 藏书
  • 硕士论文
  • 文化遗产
  • 保护
  • 文化遗产
  • 数字化
  • 保护技术
  • 档案管理
  • 信息存储
  • 三维建模
  • 人工智能
  • 图像处理
  • 历史研究
  • 数字复原
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具体描述

《文化遗产数字化保护技术(英文版)》系统总结文化遗产数字化保护方面的新技术与新进展,结合作者多年从事文化遗产数字化保护的应用实践,归纳提炼技术基础体系和专题应用技术,从不同角度介绍文化遗产数字化保护中所使用的有关技术和方法。内容涉及计算机图形学、图像处理和虚拟现实的学科应用,数字化建模、虚拟修复、辅助管理、数字展示等技术框架,关键技术和典型系统应用,适合从事计算机应用、博物馆学和考古学领域的学生和研究人员学习参考。

图书简介:《数字时代的文物修复与传承:跨学科视野下的创新实践》 引言:历史的温度与未来的脉动 在信息爆炸的今天,人类文明的物质载体——文物,正面临着前所未有的挑战:自然环境的侵蚀、人为活动的损耗,以及时间本身带来的不可逆转的衰减。传统的文物保护方法虽然积累了丰富的经验,但在应对复杂、精细、多维度的保护需求时,日益显现出其局限性。与此同时,科学技术的飞速发展,特别是信息技术、材料科学与生物工程领域的突破,为文物保护开启了全新的维度。 《数字时代的文物修复与传承:跨学科视野下的创新实践》并非一本专注于阐述特定技术流程的“操作手册”,而是旨在构建一个宏大而精微的思考框架,探讨如何将最前沿的科学理念与最审慎的文化伦理相结合,为人类共同的文化遗产提供持久、有效的保护方案。本书的核心价值在于其跨学科的整合性,它拒绝将技术孤立化,而是将其置于历史学、考古学、艺术史、材料科学乃至社会学的广阔背景之下进行审视。 第一部分:认知与诊断——“看见”被隐藏的真实 本书的开篇聚焦于文物保护的首要环节:精准的认知与无损的诊断。我们深知,每一次干预都可能带来风险,因此,“先诊断,后治疗”是不可逾越的原则。 1.1 高级成像技术在结构分析中的应用: 传统的肉眼观察和基础X射线已不足以揭示文物深层的结构病理。本书详细探讨了同步辐射光源成像在揭示古代颜料层结构、金属腐蚀内部晶体变化中的突破性作用。例如,如何利用中子衍射技术穿透厚重的石质雕塑,无损地分析其内部应力分布和微裂纹的形成机制。我们关注的不仅是“哪里坏了”,更是“为什么会坏”。 1.2 多光谱与高光谱成像的艺术诊断: 对于绘画、壁画和纸质文献而言,隐藏的层级信息至关重要。本书深入剖析了高光谱成像技术如何通过捕捉物质对不同波段光线的独特反射和吸收特征,精确识别出不同时期使用的颜料、墨水成分,甚至揭示出被覆盖的原始图像或作者的修改痕迹。这不仅仅是修复的前奏,更是艺术史研究的革命。 1.3 环境监测与风险预警系统: 文物面临的威胁往往是动态的。本书系统阐述了分布式传感器网络(DSN)如何被应用于博物馆和遗址中,实时采集并分析微气候(温度、湿度、光照、挥发性有机物TVOC)数据。更进一步,我们探讨了如何结合人工智能(AI)算法对这些海量数据进行模式识别,建立基于风险阈值的预警模型,实现从被动响应到主动预防的转变。 第二部分:材料科学与工程——“修复”的边界与伦理 修复不仅仅是“补上缺损”,更是一场科学与哲学的对话,探讨我们应如何与历史的“创伤”共存。 2.1 新型仿生与可逆材料的研发: 传统修复材料(如环氧树脂、聚合物)往往因其不可逆性和潜在的长期不稳定性而受到质疑。本书重点介绍了纳米级材料在修复领域的前沿应用。例如,利用碳酸钙纳米颗粒对钙质基材进行“自修复”或结构增强;研发具有与古代材料相近热力学和光学性质的可逆性有机或无机粘合剂。我们强调材料的长效性、相容性与可移除性,确保未来的干预仍是可能的。 2.2 结构加固与力学性能的恢复: 对于面临坍塌风险的宏观结构(如古建筑、大型雕塑),需要强力的支撑。本书侧重于轻量化复合材料在结构加固中的应用,以及如何利用有限元分析(FEA)对修复方案进行虚拟测试,精确模拟修复后结构在地震、风荷载下的承载能力,确保干预的最小化与效果的最大化。 2.3 污染物清除与表面净化: 环境污染,尤其是酸雨和生物污染(真菌、藻类),对石材和有机物造成严重损害。本书详细比较了超临界流体萃取技术(如超临界二氧化碳)、激光清洗技术(精确控制烧蚀深度)以及新型生物友好型螯合剂在清除表面污染物时的效率、选择性和对基材的损害程度。 第三部分:知识的重构与活化——超越实物本体 文物的价值不仅在于其物质形态,更在于其承载的历史信息与文化叙事。本书将目光投向如何利用现代信息技术,确保这些知识得以永续流传。 3.1 高精度三维建模与“数字孪生”的构建: 本书深入探讨了激光雷达(LiDAR)扫描和结构光扫描技术如何为文物构建厘米级精度甚至亚毫米级的数字副本。我们关注的重点是如何将这些海量的点云数据转化为可操作的、具有语义信息的三维模型(BIM/CIM的文物应用延伸),为未来的虚拟展示、研究分析甚至灾后重建提供基础。 3.2 基于语义网络的知识关联: 一个文物背后连接着无数的历史事件、人物、工艺和地域信息。本书探讨了如何构建本体论(Ontology)和知识图谱,将文物的三维数据、化学分析报告、历史文献记载等异构数据进行有效关联,构建一个可追溯、可查询的深度研究数据库,实现信息的系统性管理和知识的深层挖掘。 3.3 沉浸式体验与公众教育的未来: 数字模型最终应服务于人。本书超越了传统的二维展示,探讨了虚拟现实(VR)、增强现实(AR)技术如何被应用于文物遗址的场景还原和博物馆的互动教育中。例如,通过AR技术,观众可以“看到”壁画受损前的原貌,或“参与”古代的祭祀过程,从而实现更深层次的情感连接和文化理解。 结语:责任、谦逊与持续的对话 《数字时代的文物修复与传承》总结道,技术是强大的工具,但它永远不能取代对历史的敬畏心和对文化多样性的尊重。真正的创新,在于如何保持修复行为的最小干预原则,确保我们今天的“保护”不会成为后代人需要“修复”的负担。本书呼吁所有从事文物保护的人员,持续进行跨学科的对话,以科学的严谨、艺术的敏感和伦理的谦逊,共同守护人类文明的火种。

作者简介

Mingquan Zhou(周明全)教授,博士生导师,北京师范,欠学信息科学与技术学院院长,教育部虚拟现实应用工程研究中心主任,北京市文化遗产数字化保护与虚拟现实重点实验室主任,教育部计算机科学与技术委员会软件工程教学指导委员会委员,长期从事计算机可视化技术、软件工程、中炙信息处理等重要领域的基础理论及其应用工程的创新性研究。

目录信息

1 Introduction
1.1 Review of Cultural Heritage Using Digital Protection
1.2 Meaning and Value of Cultural Heritages Digital Protection
1.3 Targets of Digital Cultural Heritage Protection
1.4 Status of Digital Cultural Heritage Protection
1.4.1 Status oflnternational Digital Cultural Heritage Protection
1.4.2 Status of Digital Cultural Heritage Protection in China
1.5 Strategies and Requirements of Digital Preservation of Cultural Heritage
1.6 Research Contents of Digital Preservation in Reference to Cultural Heritage
1.6.1 Digital Acquisition, Record and Preservation
1.6.2 Digital Reconstruction and Appearance
References
2 Fundamentals of Digital Preservation of Cultural Heritage
2.1 Representations of Cultural Relics and Ancient Ruins
2.1.1 Polygon Mesh and Triangle Mesh
2.1.2 Point Cloud
2.1.3 Surface Representation
2.1.4 Constructive Solid Geometry Representation
2.1.5 Volume Graphics
2.1.6 Procedural Modeling
2.2 Three-dimensional Geometry Processing
2.2.1 Geometric Processing on Triangle Mesh
2.2.2 Geometric Processing on Point Cloud
2.2.3 Processing in Volume Graphics
2.2.4 Parametric Surface
2.2.5 Implicit Surface
2.3 Rendering Technology
2.3.1 Methods of Rendering
2.3.2 Rendering Acceleration
2.4 Computer Animation and Simulation Technology
2.4.1 Physics Based Animation
2.4.2 Character Animation
2.4.3 Group Animation
2.5 Content-Based 3D Model Retrieval Technology
References
3 Digitization of Cultural Heritage
3.1 Digitization Technology
3.2 Three-Dimension Based on Range Image Reconstruction
3.3 3D Reconstruction Technology Based on 2D Images
3.3.1 Stereo matching
3.3.2 Camera calibration
3.3.3 Three-dimension reconstruction based on images
3.4 Digitalization of Cultural Site Scenes
3.4.1 Generation of 3D Terrain
3.4.2 Agent Modeling of Historic Sites
3.4.3 Cultural Heritage and Other Objects' Modeling
3.4.4 Seamless Integration of Scene Modeling
References
4 Digital Management of Cultural Heritage Protection
4.1 Digital Auxiliary Investigation
4.1.1 Research Contents of Digital Auxiliary Investigation
4.1.2 Functions of Digital Auxiliary Investigation Platform
4.1.3 Key Techniques
4.2 Digital Environmental Archaeology
4.2.1 Concept of Digital Environmental Archaeology
……
5 Virtual Rigid Artifact Restoration Technology
6 Virtual Restoration Techniques of Calligraphy and Painting
7 Digital Museum
8 Application Examples of Cultural Heritage Digitization Protection
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书我真的等了好久了!我一直对咱们国家那些古老而珍贵的文化遗产心生向往,但总觉得触碰起来总有些遥远,像隔着一层薄雾。前阵子偶然看到有人提到这本书,说是能把这些“活起来”的文化遗产通过现代科技展现出来,我一下子就来了兴趣。拿到手之后,迫不及待地翻阅。虽然我不是这个领域的专业人士,但作者的文字功底非常扎实,将那些听起来可能很晦涩的技术,比如三维扫描、摄影测量、激光雷达等等,都用通俗易懂的语言娓娓道来。书里穿插了大量的案例,从巍峨的宫殿到精美的壁画,再到那些细致入微的文物,都一一被数字化,然后在屏幕上栩栩如生。我特别喜欢其中关于故宫博物院数字化保护的章节,看到那些平日里只能在远处欣赏的珍宝,如今可以在高清的影像中近距离观察细节,甚至可以“走进”那些建筑,感觉就像进行了一次跨越时空的旅行。这种感觉太奇妙了!我开始思考,我们现在看到的很多复原的场景,或者是博物馆里那些精美的虚拟展览,背后其实都凝聚着如此复杂而精密的科技。这本书不仅仅是技术的堆砌,更像是为我打开了一扇通往过去的大门,让我看到了未来保护文化遗产的无限可能。它让我重新审视了“传承”这个词的含义,原来它不仅仅是物质上的保存,更是信息和文化的传递。

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这本书的封面设计就吸引了我,那种古朴与现代科技感结合的风格,让我觉得它一定会传递很多有价值的信息。我本身是一名文化爱好者,尤其痴迷于那些承载着历史厚重感的古建筑和古籍。过去,我总觉得文化遗产的保护离我们普通人很远,都是一些专家学者在做的事情。但读了这本书,我才发现,原来数字化技术已经渗透到文化遗产保护的方方面面,而且这些技术是可以被理解,甚至可以被普通读者所接受的。书中对于“数字档案馆”和“虚拟博物馆”的描绘,让我眼前一亮。我一直觉得,很多珍贵的文献和文物,因为保存条件苛刻,我们很难有机会亲眼见到。但通过这本书,我了解到,未来我们或许可以通过网络,就能“亲手”翻阅那些泛黄的古籍,或者漫步在虚拟的古代宫殿中,感受历史的气息。作者在讲解数据采集技术时,引用了很多实际案例,比如对敦煌壁画进行高精度扫描,不仅记录了其原始色彩和纹理,还能够分析颜料成分,为后续的化学修复提供依据。这种跨学科的融合,让我看到了科技赋能文化遗产的强大力量,也让我对“文化传承”有了更深刻的思考,它不仅仅是物质的延续,更是知识和信息的传递,是让更多人能够接触和理解历史的桥梁。

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我一直对那些关于“失传技艺”的报道很感兴趣,总觉得那些祖辈们流传下来的宝贵经验,就这样消失在历史的长河中,实在是一种巨大的损失。这本书,恰恰找到了解决这个问题的方法。书中有一部分内容是关于“数字化记录与活态传承”的,这让我看到了让这些濒危的技艺重焕生机的希望。我特别喜欢作者在描述如何捕捉“非物质文化遗产”时所用的方法,比如通过多角度、多时段的视频记录,结合声音、动作捕捉技术,甚至利用VR/AR技术来模拟学习过程,让那些原本只能依靠口传心授的技艺,能够以一种更系统、更直观的方式被保存下来,并传授给下一代。我记得书里举了一个例子,关于如何记录和传承一种古老的木工技艺,通过精确的动作捕捉,还原了每一位老师傅在雕刻时的力度、角度和节奏,甚至连他们独特的“口头禅”都一并记录下来。这种全方位的记录,让我觉得,这不仅仅是在保存一项技术,更是在保存一种文化、一种生活方式。这本书让我看到了科技的温度,它如何能够温暖那些正在逐渐远去的传统,并让它们在新的时代里找到新的生命力。

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我一直觉得,我们生活在这样一个拥有悠久历史的国度,能够接触到如此丰富的文化遗产,是一种莫大的幸运。但同时,我也时常为这些珍贵的遗产面临的各种挑战而感到担忧,比如岁月的侵蚀、环境的变化,甚至是人为的破坏。这本书,就像一位经验丰富的向导,带领我深入了解了如何利用最前沿的科技来对抗这些挑战。我特别欣赏书中对于“非接触式测量”技术的介绍,比如利用无人机搭载高光谱相机,可以对大规模的遗址进行快速、高效的勘测和记录,同时还能分析土壤成分和植被覆盖情况,为遗址的保护提供科学依据。书里还提到了“大数据分析”在文化遗产保护中的作用,比如如何通过对历史文献、考古报告、甚至社交媒体上的信息进行整合和分析,来揭示文物的隐藏信息,或者预测潜在的保护风险。这种将看似无关的领域联系起来,并最终服务于文化遗产保护的做法,让我感到非常震撼。我之前对“保护”的理解可能比较单一,就是物理上的修复和维护,但这本书让我看到了,原来保护还包括了知识的传承、信息的传播,甚至是对未来发展趋势的预判。它让我对“文化遗产”这个概念有了更广阔的理解,它不仅仅是静止的过去,更是可以与现代社会进行深度互动的生命体。

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我一直对“数字版权”和“信息安全”这些概念比较模糊,总觉得它们离我这个普通读者比较遥远。但读了这本书,我才意识到,这些看似抽象的概念,在文化遗产保护领域,是多么的重要和迫切。书中关于“数字资源的管理与共享”的讨论,让我受益匪浅。我了解到,当一件珍贵的文物被数字化之后,如何对其进行版权保护,如何确保其信息的安全,以及如何让这些宝贵的数字资源能够被合法、有效地共享,成为了一个重要的课题。作者在书中探讨了多种解决方案,比如基于区块链技术的数字存证,或者通过数字水印来保护原始数据,以及建立开放共享的平台来促进资源的流通。它让我看到了,科技不仅仅是为了“保存”和“展示”文化遗产,更是为了“规范”和“保障”其在数字时代的健康发展。它让我觉得,文化遗产的数字化保护,是一个系统工程,不仅需要技术的支持,更需要法律、伦理和管理上的同步跟进。

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我一直是个喜欢钻研细节的读者,这本书正好满足了我对文化遗产保护背后技术细节的好奇心。从我拿到这本书开始,就一头扎了进去,几乎是废寝忘食。书中对于“数字孪生”技术的应用,给我留下了极其深刻的印象。我之前只知道“孪生”这个词,但把这个概念应用到文物保护上,我还是第一次听说。作者通过详实的描述,让我理解了如何将一件文物的物理属性、历史信息、甚至损伤情况,都转化为数字化的模型,然后进行模拟和分析。我特别喜欢其中关于风险评估的部分,比如如何通过数字模型预测古建筑在自然灾害下的受损情况,从而提前制定保护措施。这本书并没有回避技术的复杂性,而是将那些专业术语和原理,通过清晰的逻辑和生动的比喻,一点点地解析开来。我举个例子,书中在讲解纹理映射和材质还原时,就详细说明了如何通过捕捉光照、反射等细节,让数字化的文物模型看起来更加逼真。这种对细节的极致追求,恰恰反映了文化遗产保护的严谨性。它让我看到了,原来我们现在看到的那些令人惊叹的数字修复成果,背后是无数的科学计算和精密的工艺。

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我一直是个对“数据”这个概念充满好奇的人,尤其是在文化遗产领域,我总觉得隐藏着无数等待被发现的宝藏。这本书,恰恰让我看到了这些“数据”是如何被挖掘、被分析,并最终服务于文化遗产保护的。书中关于“影像识别与分析”技术的讲解,让我印象深刻。我之前只知道“图像识别”可以用来识别猫猫狗狗,但没想到它在文物鉴定、文字识别,甚至是病害分析上,也有着如此广泛的应用。我记得书中举了一个例子,关于如何利用深度学习算法,来识别古籍中的错别字和残缺部分,并通过比对海量数据库,来推测出最有可能的原貌。这种“机器智能”的运用,不仅提高了工作效率,更重要的是,它能够发现一些人类肉眼难以察觉的细微之处。它让我觉得,文化遗产的保护,也进入了一个“大数据时代”,通过对海量数据的挖掘和分析,我们可以获得更全面、更深入的认识,从而做出更科学、更有效的决策。这本书让我看到了科技如何能够成为保护者的“慧眼”,帮助他们看得更远,看得更透。

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我一直是个对历史细节和文物保护非常感兴趣的普通读者,但很多时候,对于如何具体实现这些保护,我总是云里雾里。这本书的出现,简直像是一盏明灯,照亮了我对文化遗产数字化保护过程的认知盲区。我特别欣赏作者在技术讲解上的严谨性,但又不是那种枯燥的学术论文,而是真正从“为什么要做”和“怎么做”的角度来阐述。比如,在讲到文物的三维建模时,书中详细对比了不同扫描技术的优缺点,以及在不同场景下如何选择最合适的设备和方法。我之前只知道有“3D打印”,但没想到在文物保护领域,“3D扫描”和“三维建模”是如此基础且关键的一步,它能够精确记录文物的每一个细节,甚至包括一些肉眼难以察觉的微小损伤。书里还提到了数字修复的概念,比如通过高清影像数据,可以对一些已经损毁的壁画进行虚拟还原,这不仅仅是视觉上的美化,更是对历史真相的一种探索和呈现。最让我印象深刻的是,书中还探讨了数据存储和管理的挑战,毕竟这些数字化成果是无价的,如何安全、高效地保存和利用这些数据,也是一项重要的课题。读完这本书,我感觉自己对每一件文物的背后,都有了更深的理解和敬意,也对那些默默付出的保护工作者们充满了钦佩。

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我一直对那些关于“智能修复”的报道感到非常好奇,总觉得这听起来像是科幻小说里的情节,但这本书让我看到了它成为现实的可能性。书中关于“人工智能在文化遗产保护中的应用”的章节,是我最期待的部分。我特别欣赏作者在探讨“智能辅助决策”时所展现的深度。它不仅仅是让机器“做”什么,而是让机器“思考”,并为人类的决策提供更科学、更可靠的依据。我记得书中举了一个例子,关于如何利用AI算法,来分析古建筑的受力结构,并预测在不同载荷下的变形情况,从而为加固方案提供科学的参考。这种“机器智慧”与人类经验的结合,让我看到了文化遗产保护的未来方向。它不仅仅是技术的简单应用,更是人与机器的协同合作,共同应对复杂的挑战。它让我觉得,文化遗产的保护,也正在经历一次“智能化”的变革,机器不再只是工具,更是能够参与思考和决策的伙伴。

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一直以来,我都在思考如何才能让更多年轻人对我们博大精深的中华文化产生兴趣,而不是仅仅停留在课本上的知识。这本书,为我提供了一个绝佳的思路。书中关于“互动式数字体验”的章节,让我看到了文化遗产传播的巨大潜力。我特别欣赏作者在设计虚拟场景时所考虑的细节,比如如何在虚拟的宋代街市中,模拟当时人们的衣着、生活习惯,甚至货币和交易方式,让参观者能够沉浸其中,亲身感受那个时代的氛围。我之前在一些博物馆参观时,也体验过一些简单的VR导览,但这本书所描绘的,是更加深入、更加个性化的体验。它不仅仅是让你“看到”历史,更是让你“参与”历史,甚至在虚拟空间中扮演一个角色,去完成一些任务,去学习一些知识。这种游戏化的学习方式,对于吸引年轻一代来说,无疑具有巨大的吸引力。它让我觉得,文化遗产的保护和传承,并不仅仅是静止的保存,更应该是动态的传播和互动。这本书让我看到了科技如何能够成为连接过去与未来的桥梁,让那些沉睡在历史中的文化基因,在新时代里重新焕发活力。

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