露天博物馆借助Artec Leo与Ray II扫描仪迈入3D数字化时代

Artec Ray II在波兰图姆（Tum）准备扫描堡垒。3D Master供图

如何让民族博物馆的体验令人叹为观止？进入某处，看到每件家具、每件日常用品、每座大大小小的建筑都承载百年历史时，你会不由自主地感到自己仿佛置身于古老城镇。如今，设想一下，无论身处世界何地，足不出户即可“穿越”至波兰文化遗产中，探索先民的生活细节。这种体验已成为现实，这要归功于 Artec 3D 大使与波兰罗兹考古与民族学博物馆的合作。

数字时代的遗产保护

博物馆成立于1918年，收藏了大量考古、民族学和钱币学相关的藏品。为与时俱进，博物馆紧跟技术潮流，并应用现代技术实现文化遗产的存档与保护。博物馆曾举办“MuzeOn”保护技术研讨会，并邀请了Artec波兰金牌代理商3D Master展示其专业技术和扫描设备。博物馆对此感到十分惊艳，最终决定对其户外展品进行全面数字化，包括中世纪堡垒与大型建筑群。3D Master 团队积极投身于这一任务，致力于打造数字化遗址，用于可视化、动画制作和虚拟漫游。

位于Kwiatkówek的民族建筑群包含多样结构：黏土民居、地窖、陶窑、面包炉等。部分为19世纪末至20世纪初的复刻建筑，亦有1820年的风车、20世纪油坊（内含更久远的构件）及20世纪初铁匠铺等珍贵原迹。室内陈设还原了战间期乡村家庭场景，辅以手工艺工作坊，吸引大量游客。

而图姆的堡垒为人们提供了了解该地区中世纪遗产的窗口。这座古老的聚落可追溯到中世纪早期，仍保留着防御工事的遗迹，包括土垒和防御结构。不言而喻，面对如此多样的扫描对象，该项目既需要专业的技术，也需要合适的工具。

选对方案，配对团队

尽管博物馆已使用Artec Space Spider处理小型项目，但全面数字化需更高阶的方案。3D Master选择搭载远距LiDAR设备Artec Ray II与AI驱动的无线扫描仪Artec Leo，以便完整捕捉展品，并打造融合室内外空间的数字博物馆。

这两款扫描仪在多个应用领域的结合使用均表现优异，尤其是在遗产保护方面。Ray II 和 Leo 的完美组合可以 3D 扫描整个文化遗址，无论是精致的物件还是如城堡、教堂等宏伟建筑。这些设备可灵活扫描各类对象，帮助专业人士细致呈现装饰性元素和完整的历史建筑，且设备之间协作顺畅。

露天博物馆扫描现场。3D Master供图

“Leo的无线便携性是一大优势——无需电源线、不受光照条件影响，且操作时无需连接笔记本电脑。”3D Master技术总监Rafał Wypysiński解释道，“这款设备扫描速度快，适用于户外环境，既能处理大面积区域，也能精细捕捉小型部件。此外，它还能轻松快速地整合不同扫描仪的数据，最终呈现出令人惊艳的成果。”

团队首先用Ray II从60多个点位扫描建筑外观，同时以Leo捕捉室内精细部件。Karol Komorowski 负责移动和操作 Ray II，同时，Piotr Wieczorek 使用 Leo 捕捉展品中更精细的小元素。短短一天内，团队从一处切换到另一处，成功扫描了堡垒、铁匠铺，以及博物馆建筑内部的所有房间以及露天展区的所有展品。返回办公室后，专家们将数据导入 Artec Studio，利用整体配准对齐扫描数据，生成三角网格，创建初步的3D模型。

看似理想的天气条件对扫描作业并非全然有利：强烈日照与强风为团队带来了额外挑战。他们需校正纹理差异，并在三脚架架设Ray II时确保设备稳固。尽管如此，3D Master仍高效完成任务，更通过实验对比了Ray II与Leo的纹理输出效果。至此，项目正式进入收官阶段——数据处理。

壁画较小元素的色彩捕捉效果对比：Artec Leo（左）与Ray II（右）。3D Master供图

从数据处理到沉浸式体验

Leo 采集的高分辨率数据非常适合精细化处理复杂的建筑细节，而 Ray II 则善于更大范围区域的扫描。Artec 金牌认证 3D 扫描专家 Piotr Wieczorek 表示：“当两组数据准备就绪后，我们合并点云，融合两台扫描仪的数据，最终生成网格模型。这种方法的优势在于，既能通过 Leo 呈现微观细节的高清精度，又能借助 Ray II 高效捕捉建筑群等宏观场景。整个工作流程非常流畅，电脑内存容量是唯一需要应对的问题。”

在Artec Studio完成基础数据处理后，3D Master团队进一步运用Blender和ZBrush等专业工具，以实现更精美的可视化和动画效果。团队平面设计师Agata Jochimek利用这些软件对模型进行优化，修复细微瑕疵，创建水密网格。对选定区域进行 UV 映射和纹理优化，使最终模型栩栩如生，非常适合 VR 漫游、宣传等场景。

Wypysiński 坦言：“我们面临的另一重挑战源自工程师的思维定式——在纹理处理和模型渲染时，我们的视角与艺术设计存在天然差异。虽然五年前团队接受了ZBrush专业培训，但在没有专职视觉设计师的情况下，要在技术精确性与艺术表现力之间找到平衡点，始终是个难题。”

不同处理阶段应用纹理前后对比。3D Master供图

难忘的体验

对3D Master团队而言，这个项目无疑是一次突破常规的尝试——他们跳脱了逆向工程等技术应用的常规业务范畴。面对涵盖中世纪堡垒、铁匠铺以及文物陈列室等多样化结构的整馆扫描任务，团队视之为一次令人振奋的技术攀登。经扫描还原的室内场景呈现出惊人的清晰度，其逼真程度堪比影视级画面。正如Piotr Wieczorek所言，这种能让观者360度自由探索的沉浸式扫描成果，为项目赋予了超乎寻常的成就感。

除却视觉呈现上的完美表现，这项高效完成的任务更为客户节省了大量资源。“时间效率是另一个关键优势，”Wypysiński总结道，“若想达到同等的细节精度与质量标准，传统方法往往耗时冗长。而现在，借助双扫描仪的协同作业与团队的高效配合，我们仅用8-9个工时便完成了全部扫描工作。这种速度与效率的提升，无论对我们团队还是正在考量扫描设备采购的潜在客户而言，都具有显著的示范价值。”

工程与艺术的结合：赋能博物馆未来

在业务拓展过程中，3D Master 首席执行官 Rafał Lis 和他的团队发现，客户不仅期待出色的扫描结果，还对这项技术的更多可能性充满好奇。

对于博物馆而言，3D 扫描的应用前景几乎是无限的。“这是一个绝佳的机会，得以窥见往昔生活的真实样貌，”Karol Komorowski说道，“通过扫描，我们既能展现民居内部的完整场景，又能细致呈现铁匠铺的每个细节——从铁锤、车轮到各类工具，所有物件都纤毫毕现。如此全面的空间捕捉能力实在令人惊叹。”最终生成的3D模型为博物馆官网提供了优质的展示内容，势必会吸引更多人前来参观。

随着项目持续推进，3D Master团队正筹备在行业峰会上展示最终成果。这些成果生动诠释了专业技术、工程精度与艺术加工的三重融合如何重构3D扫描应用的新基准。该团队创建的3D项目将成为全球博物馆的灵感典范，充分展示了沉浸式、教育性与视觉震撼力兼备的3D体验所能达到的新高度。