沒有人真正知道智利復活節(jié)島上神秘的摩艾石像代表了什么。這些怒視沖沖的火山石雕像平均高度為4米洗搂，平均重量14噸左右缨称，大概是在公元1300-1600年間雕鑿的。關于這些石像的來歷郁岩，考古學家們有多種說法婿奔，其中最普遍接受的是這些石像代表從前的部落首領，但至今沒有定論问慎。拉帕努伊島（島上居民起的名字）位于太平洋東南角萍摊，距智利海岸2300英里，大約還有1000多尊巨大的半身人面石像存留如叼。它們有一些被人類活動和自然環(huán)境所破壞和侵蝕冰木，大部分可能是被海嘯推到。

在2007年笼恰，德國考古研究所歐洲文化學會（項目負責人BurkhardVogt博士）與德國漢堡港口城市大學的測繪專家組成團隊踊沸，著手對其中一些地點進行地形激光掃描數字編錄，建成3D網格模型社证，并進行紋理映射雕沿。團隊成員包括Thomas P. Kersten、Dipl.-Ing. Klaus Mechelke和Dipl.-Ing. Maren Lindstaedt教授场时，他們與智利圣地亞哥的國家古跡保護委員會（Consejo deMonumentos Nacionales）及智利林業(yè)聯合會CONAF合作荡西，在2007至2011年每年的二月份和三月份執(zhí)行2至4周的任務。此項目的目的是為進一步研究島的歷史做準備强进，記錄匯編重新立起的摩艾石像舵翘，將地形數據導入GIS系統中。將來這些數據將用于測量未來雕塑的侵蝕和受損情況袱族。

由于觸碰雕塑是嚴令禁止的服驼，只能通過非接觸式測量進行掃描。因此渔舵，團隊結合使用大空間激光掃描儀鹅唠，同時使用專業(yè)單反相機拍照。

非接觸式掃描

復活節(jié)島巨人石像很明顯是在拉諾拉拉庫（Rano Raraku）采石場雕刻的劈遂，該地位于63英里外島的東邊盡頭给急。大約一半的石像仍然在采石場的附近痒渊，但有288個石像被運往島的四周，立起來之后背向大海烁胳；92個在運輸途中蝇裤。

他們對五個地方的11個石像進行了掃描研究。在這之前频鉴，關于巨人石像摩艾的資料只有圖片栓辜、圖紙和草圖。因為觸碰摩艾石像是不允許的垛孔，為了深入分析侵蝕情況藕甩，使用上面提到的非接觸式掃描儀。對摩艾石像也進行了掃描周荐，重點選擇了10尊石像進行3D精確建模狭莱，分析這幾年的侵蝕程度——如果可能的話，要跨越好幾年進行研究羡藐。

使用地面激光掃描儀贩毕，獲得了3D幾何圖形數據，并對每個3D點的激光束強度值和數碼相機的RGB值也進行了存儲仆嗦。

為了確保得到完整的掃描結果辉阶，石像周圍放置了多個掃描站進行重疊掃描獲取360度全景數據。另外瘩扼，在掃描點附近放置物理球體或目標以便于后續(xù)地理定位參考使用退旅。掃描的球體和目標可以在創(chuàng)建的點云中自動被識別。所有東西設置完畢后农幢，需要15分鐘到1小時完成掃描呕长，取決于所用的掃描儀和指定的分辨率。

在某些情況下肩容，物理目標用來進行掃描方向定位參考悯堂。這就意味著每次掃描至少包含3個最好是4個參考目標。這些目標的坐標是由全站儀用每次掃描對象背后的特殊紅色目標確定的勘米。地理參考的位置在1mm至5mm范圍內矗壹，掃描精度設置為高或較高，低噪音模式痪猿，取決于與掃描對象的距離几郎，相當于掃描對象的分辨率是1mm至5mm。

現在续残，德國漢堡港口城市大學團隊已經對46個摩艾石像（占所有重新立起來的摩艾石像的98%）進行了掃描兑狱，得到了幾百G的掃描數據和照片。

摩艾大小等級

在前5年里鸵赫，在5個不同時間內對4個主要地點的石像進行了掃描衣屏。這些掃描點包括Vaihu和Huri A Urenga的孤單站立的摩艾石像躏升，每次只需要4個掃描站來記錄數據； ahu Akivi（這里的7尊石像是島上唯一面朝大海的）勾拉，平均高約4.5米煮甥。除了這些石像外盗温，對 ahu 和摩艾石像后面的火葬坑也進行了掃描藕赞。Ko Te Riku是另外一個孤單站立的摩艾石像，位于Tahai的祭祀地卖局，這是島上一個重要的歷史遺跡斧蜕。 由于其頭部頂著紅色的火山石帽子，所以并沒有使用激光掃描對這個摩艾石像進行完整的測量和記錄砚偶。

石像數據處理和建模

使用 激光掃描儀及配套軟件對數據點云進行自動校準批销。點云校準后，將它們導入Geomagic Wrap軟件染坯，它可以將三維點云數據轉換為可用的3D模型均芽。在 Geomagic軟件中，能快速輕松地對點云進行再次采樣得到更有效的數據點云单鹿，過濾數據和刪除周邊無用信息肝珍。在此之后，就可以快速輕松地創(chuàng)建出3D多邊形模型用于存檔楚辆、使用和分析芍司。

在這個階段，3D數據可以用作體積計算甜序、橫截面計算抽堵、幾何元素計算（比如高和寬）和紋理映射可視化處理。這些模型數據成為了這些年變形分析的主要參考依據驹拢。

為了分析摩艾石像的變化情況起忠，需要石像的兩個三角網格，一個作為對比一個作為參考帕吆。在Vaihu和ahu Akivi的摩艾石像所建立的模型的分辨率分別是5mm和2mm聋芹。這個級別的分辨率可以很容易觀察確定出任何侵蝕的痕跡。

專家們推測侵蝕或風化在10年內造成的改變是mm級別的疮窟，大的變化主要是由不穩(wěn)定的地質狀況造成的膳膝。但只有當參考數據和對比數據使用相同固定的坐標系時，才能進行比對鬼癣。團隊意識到陶贼，準確的地質測繪網是必須的，但目前還沒建立起來待秃。

Kersten教授說：“這個項目得到了大數據集拜秧，既是一個挑戰(zhàn)也具有教學意義痹屹。我們開發(fā)了一套方案，在保證精度的同時使用Geomagic軟件將掃描數據變?yōu)榭捎玫?D模型枉氮，這樣的話志衍，這些珍貴的數據可以被不同研究人員再次使用×奶妫”

結論和展望

對摩艾石像造成的大多數破壞都是自然災害楼肪，而現在對這些石像造成的破壞是馬匹或人類，在安納根納灣ahu Nau Nau 的一尊石像在2008年3月遭到了游客的人為破壞惹悄。這說明很有必要對現有的摩艾石像進行掃面存檔并建立3D數字模型春叫。下一年掃描還會繼續(xù)進行，完成對所有編錄的887個摩艾石像的掃描和記錄可能需要很長時間泣港。但是暂殖，基于圖像的記錄系統結合圖像匹配算法給我們提供了一種快速記錄3D數據的低成本、靈活墓篇、高效的解決方案粤沥。

上圖： Geomagic Wrap中創(chuàng)建的新舊掃描數據的對比，讓研究人員能夠了解哪里被侵蝕了

最后瘾夯， Kersten教授說道索射，“這個項目很圓滿的獲得了摩艾石像的3D數據，非常成功辞唤。也幫助我們?yōu)榭焖俅鏅n歷史遺跡定義了一種新方法蔽曙。這些數據可以用作分析和存檔，確保我們能夠保護好先人創(chuàng)造的珍貴遺跡为巾〖页海”

本文所用軟件簡介

Geomagic Wrap? 所提供的業(yè)界功能最為強大的工具箱能夠將3D掃描數據和導入的文件直接轉換為3D 模型用于立即下游處理。從工程到娛樂彰朴，從藝術到考古蚀比，從制造業(yè)到博物館，各行各業(yè)的人們都可以使用 Geomagic Wrap將掃描數據和3D文件輕松轉換為完美的逆向工程3D模型据智。

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Geomagic Wrap所包含的高級精確造面工具能夠提供強大陶舞、易用的領先建模功能嗽测，幫助您構建出完美的 3D 模型≈追酰可用的腳本和宏功 能能夠在逆向工程流程中實現重復任務功能的自動化唠粥。

準確、輕松地構建可用的3D數據

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從掃描數據應用程序的多邊形設計主體中提取曲線和硬質要素

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