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.11 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、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 10918-5-2013 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、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。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 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 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。4.5.3 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；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 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 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 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，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 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（n3）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 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。JPEG 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；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1000dpi 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 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）_