项目介绍
青莲寺，位于山西省晋城市区东南17公里处的寺南庄北侧硖石山中新青莲寺，下临丹河，背依高山而建，因寺内的释迦牟尼端坐于莲花座之上，故名青莲寺。青莲寺与中国古代"面山背水"的风水建筑观念十分吻合，整个寺院雄峻秀奇，别具风格，所临山崖的肢内的一池清水经年不涸不溢，是国家重点文物保护单位。
寺内罗汉堂内有十八罗汉雕像，造型优美，艺术价值极高，但年代久远，雕像已经有所残缺，亟待文物修复和雕像数字化还原。
图1青莲寺罗汉堂雕像
一、采集设备
2.1三维数据采集系统
根据文物项目的不同，以及现场环境条件限制等原因，需要使用不同的扫描仪进行数据采集，以满足项目需求
（1）高精度扫描仪
该扫描仪采用不同的测距原理，将扫描精度提高至亚毫米级，甚至微米级别，数据采集精度非常高，多用于佛像、瓷器、陶器、石器、绘画等对精度要求比较高的文物。
西安新拓三维光测科技有限公司自主研制的XTOM三维光学面扫描系统，具有自主知识产权，采用国际最先进的外差式多频相移三维光学测量技术，实现物体表面三维数据的快速扫描采集。单幅测量幅面大小（从30毫米到1米）、测量精度、测量速度等性能都达到国际最先进水平，与传统的格雷码加相移方法相比，测量精度更高，单次测量幅面更大、抗干扰能力强、受被测工件表面明暗影响小，而且能够测量表面剧烈变化的工件，可以扫描测量几毫米到几十米的工件和物体。广泛适用于各种需求三维数据的行业，如汽车工业、飞机工业、摩托车外壳及内饰、家电、雕塑等。
图2XTOM三维光学面扫描系统
（2）大视场激光扫描仪
扫描仪需要架设固定站进行扫描，根据厂家品牌型号的不同，扫描距离一般在几十米至一百米之间，在测量距离10米处，精度可以达到mm(毫米)级别。
仪器特点：扫描范围广，主动测量，不受光源因素影响，多用于古建街区、洞窟、遗址现场发掘等大场景类型的数据采集，和后期场景重建。
图3大视场激光扫描仪
（3）手持扫描仪
这种扫描仪是为需要快速、准确以及纹理扫描的客户量身定做的。Eva不需要对物体进行标记或校准。她可以迅速地用高分辨率捕获物体外形，并可以真实还原物体鲜艳的色彩。适用于小型物体的扫描以及在测量空间受限的情况进行的手工扫描。
图4手持扫描仪
2.2三维数据采集系统
文物纹理信息在文物复原保护、展示等方面具有重要的作用，在复杂光场环境下采集完成完整、真实的纹理信息。纹理数据采集的质量主要取决于两个方面：一是相机及镜头的分辨率；二是专业的灯光设备及布光方案。采用专业相机及镜头组合，可以获取分辨率及色彩还原度更高的影像数据。专业的灯光设备及布光方案，则可满足在洞窟、寺庙、遗址等场景光源杂驳、过暗、偏色问题严重的特殊环境下，模拟出稳定的太阳光照环境，有效解决采集光源不真实问题。
图5专业灯光设备
二、方案分类
洞窟遗址等类型文物体积较大，不能或者不宜整体移动，通常位于山腹中，地理环境较为复杂，尤其是现场光照明暗不一致，甚至有些洞窟完全处在黑暗中，很多场景光源信息极难获取，极大的阻碍了真实纹理数据的获取。对于这种情况，需要对现场环境架设灯光系统。在对洞窟、彩色佛像等进行光场布设时，使用普通光源因热辐射等问题会对洞窟、佛像等纹理颜色造成损害，故需要布置冷光源以减少对文物的不良影响。
正式开始扫描工作之前，在窟内进行现场勘察时，认真分析洞窟地形、造像分布特点，根据复杂结构的情况，合理设置扫描站点，对主佛、菩萨等主体造像着重考虑，尽量的避免扫描盲区的出现，重点保证重要的扫描对象不会在盲区中出现。其次根据现场环境以及佛像的位置，合理使用扫码设备。
1.对于罗汉堂场景的还原，使用大视场激光扫描仪进行数据采集。
2.对于佛像的正面和侧面，测量空间较为宽敞，适合使用XTOM三维光学面扫描系统对佛像进行高精度的扫描。
图6数据采集现场
3.对于佛像的后背位置，由于空间较为狭小，因此使用手持式扫描仪进行人工数据获取。
图7佛像后背空间狭小
4.最终将三种设备获得的数据进行整体拼接，形成完整的扫描数据。
纹理拍摄是在依据灯光系统进行的，通过各种灯光设备，在光源强度、拍摄角度等多方面都适合的情况下，对各尊佛像、菩萨等主体造像进行多角度的纹理采集，确保数据采集的完整性。
二、成果展示
对于保存较为完好的佛像，可以直接获得高精度的数据模型；对于较为残缺的佛像，参照历史文献资料，结合朝代服饰风格，对模型进行修复，得到复原后的数据模型。
图8完整的佛像扫描
图9残缺佛像
图10修复后的佛像