1. 緒言

近年來(lái)诈火，飛速發(fā)展的數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)在考古研究工作兽赁、文化遺產(chǎn)保護(hù)以及博物館數(shù)字化展示中得到廣泛應(yīng)用。三維掃描建模和X光透射成像就是文物研究及保護(hù)領(lǐng)域常用的兩種數(shù)字化技術(shù)冷守。三維掃描建模[1,2]利用激光刀崖、光柵等對(duì)文物表面進(jìn)行掃描，可以獲得文物表面的三維數(shù)字化模型，從而建立虛擬文物模型或數(shù)字博物館亮钦，為文物的長(zhǎng)期保護(hù)馆截、修復(fù)及復(fù)制等提供數(shù)據(jù)，但這種方法只能獲得文物的表面結(jié)構(gòu)形狀蜂莉，無(wú)法獲取其內(nèi)部信息蜡娶；X光透射成像[3]則可以通過(guò)X射線透射衰減原理獲取文物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或病變狀況，為文物考古科學(xué)研究映穗、文物病變?cè)\斷及保護(hù)修復(fù)等提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)窖张，但該技術(shù)獲得的結(jié)構(gòu)重疊影像是二維信息，對(duì)于一些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的空間解析無(wú)法提供更充分有效的數(shù)據(jù)信息蚁滋。

CT技術(shù)宿接，即計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)，是一種先進(jìn)的射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)泵李，它能在對(duì)被檢物體無(wú)損傷條件下以二維或三維數(shù)字化圖像的形式清晰醇盏、準(zhǔn)確、直觀地展示被檢物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)银悄、組成点溶、材料及缺損狀況，該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)淫雾、航天比端、航空、兵器簇像、石油侵念、鐵路、電力等眾多領(lǐng)域[4]芋总。采取CT技術(shù)可以獲取可移動(dòng)古代文物的三維空間結(jié)構(gòu)捎虚，掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)中包含了文物中豐富的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)套尤、病變等細(xì)節(jié)信息泳柴。科學(xué)家采用CT技術(shù)對(duì)3000年前的圖坦卡蒙法老木乃伊進(jìn)行了虛擬解剖笋妥，首次繪制出了這位神秘法老的全身數(shù)字化圖像懊昨，并揭開(kāi)了法老的死亡之謎[5]；2015年初有報(bào)道稱春宣，佛教專家Erik Bruijn對(duì)荷蘭鹿特丹世界博物館的一尊千年木乃伊佛像進(jìn)行了CT掃描酵颁，發(fā)現(xiàn)該佛像內(nèi)部包裹著一具完整和尚的遺體，屬于極為罕見(jiàn)的肉身菩薩像[6]月帝。由于CT技術(shù)在解析文物內(nèi)部信息方面所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)躏惋，諸如此類的研究正不斷引起重視幽污。鑒于此，重慶市文化遺產(chǎn)研究院與重慶大學(xué)ICT研究中心等單位聯(lián)合對(duì)一些可移動(dòng)古代文物進(jìn)行CT掃描簿姨，并通過(guò)挖掘CT圖像中的數(shù)字化信息距误，開(kāi)展相應(yīng)的文物考古科學(xué)研究與保護(hù)修復(fù)等工作。

圖1 坦卡門法老木乃伊CT掃描圖

圖2 千年肉身佛的CT掃描對(duì)比圖

2. CT技術(shù)對(duì)幾件館藏金屬文物數(shù)字化保護(hù)研究中的應(yīng)用

對(duì)于常規(guī)文物數(shù)字化而言款熬，除了常規(guī)的影像記錄之外深寥，至多采用三維掃描構(gòu)建外觀全貌，以及X光透射技術(shù)進(jìn)行內(nèi)部破損及結(jié)構(gòu)初探贤牛，但仍未能了解其全貌特征。通過(guò)CT掃描袁挟，不但能獲得斷層圖像钝菲，還可以進(jìn)一步連續(xù)掃描獲得三維結(jié)構(gòu)圖像。

2.1漢代鐵刀銅摽的數(shù)字化研究

圖4所示是綿陽(yáng)博物館交付重慶市文化遺產(chǎn)研究院開(kāi)展保護(hù)修復(fù)的一件待修復(fù)保護(hù)鐵質(zhì)文物漢代鐵刀的局部——銅摽拘栅。對(duì)于常規(guī)文物數(shù)字化而言术偿，常規(guī)的影像記錄，以及三維掃描甚至X光透射技術(shù)進(jìn)都未能充分解構(gòu)其內(nèi)部關(guān)系角涯。此次弓慨，我們利用CT技術(shù)，采用CD-300BX型考古CT檢測(cè)儀（如圖3所示）對(duì)鐵刀銅摽的層級(jí)關(guān)系情況進(jìn)行了數(shù)字化解析腻区，獲得如圖5的CT斷層圖像淤写，從而完善了相應(yīng)文物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的數(shù)字化。

圖3 檢測(cè)時(shí)使用的CD-300BX型考古CT檢測(cè)儀

圖4 漢代鐵刀銅摽照片

圖5 漢代鐵刀銅摽的CT斷層掃描圖像

從圖4和圖5可以看出：圖像中間三角部分為鐵刀刀身形制：?jiǎn)蚊骈_(kāi)鋒份良，刀背厚實(shí)示宫，利于劈砍。顏色黑亮的鐵芯仍在汗忠，但顏色灰暗的銹蝕也已經(jīng)存在卸酿。一圈木質(zhì)刀鞘結(jié)構(gòu)緊貼刀身，且越靠近刀身色彩越淡越疏松穿扳，越靠近外部色彩越深越堅(jiān)固衩侥。而最外圍則是一圈銅箍，緊緊將銅摽緊固在刀鞘之上矛物，與刀鞘的寬度取齊茫死。

通過(guò)CT技術(shù)，克服了傳統(tǒng)X光透射的圖像疊加和透射角度有限所帶來(lái)的局限泽谨，將刀鞘尾端的銅摽組配關(guān)系展現(xiàn)無(wú)余璧榄。

2.2漢代薰?fàn)t的數(shù)字化研究

圖6所示是綿陽(yáng)博物館交付重慶市文化遺產(chǎn)研究院開(kāi)展保護(hù)修復(fù)的一件待修復(fù)保護(hù)鐵質(zhì)文物——漢代熏爐。對(duì)于常規(guī)文物數(shù)字化而言吧雹，除了常規(guī)的影像記錄骨杂，即便采用三維掃描構(gòu)建外觀全貌涂身，但其組建組配關(guān)系并不能完全依靠X光透射技術(shù)完成展示。而我們采用CD-300BX型考古CT檢測(cè)儀對(duì)鐵鎖的內(nèi)部情況進(jìn)行了數(shù)字化解析搓蚪，獲得如圖7的CT斷層圖像蛤售，從而完善了相應(yīng)數(shù)字化解構(gòu)。

圖6 漢代熏爐照片

圖7 漢代熏爐的CT斷層掃描圖像

從圖6和圖7可以看出：黑色顯示熏爐芯體材質(zhì)較好妒潭，灰色顯示為銹蝕嚴(yán)重拥宜。斷層角度避開(kāi)了爐體鏤孔部位，故而顯得整個(gè)爐體大體完整仲及。同時(shí)挺赞，斷層面貫穿了系部、爐身锭偿、連接柱津阻、托盤以及底足，充分展示出之間的組配關(guān)聯(lián)關(guān)系：即整個(gè)熏爐主體由下自上分別由足挂剪、托盤宵渡、連接柱、爐腔鉚接組合而成她打，口沿鉚接系環(huán)與鉸鏈相串聯(lián)狰碟，并且處于使用要求和受力情況考慮配置了不同規(guī)格形式的墊圈，以分散墩頭對(duì)被連芯材的壓力栽埠。

通過(guò)CT技術(shù)钉呐，不但克服了傳統(tǒng)X光透射的圖像疊加和透射角度有限所帶來(lái)的局限，而且以最大限度將熏爐整體與局部的組配關(guān)系從頭到腳一并展現(xiàn)出來(lái)兵罢。

2.3漢代鐵鎖的數(shù)字化研究

圖8所示是綿陽(yáng)博物館交付重慶市文化遺產(chǎn)研究院開(kāi)展保護(hù)修復(fù)的一件待修復(fù)保護(hù)漢代文物——鐵鎖献烦。由于鐵鎖銹死，對(duì)于常規(guī)文物數(shù)字化而言卖词，僅能依靠影像手段和三維掃描做到外觀記錄巩那，即便采用X光透射技術(shù)卻會(huì)造成影像疊加，難以分辨此蜈。因此即横，我們采用CD-300BX型考古CT檢測(cè)儀對(duì)鐵鎖的內(nèi)部情況進(jìn)行了數(shù)字化解析，獲得如圖9所示的斷層圖像裆赵，并進(jìn)一步連續(xù)掃描獲得如圖10所示的三維圖像东囚。

圖8 漢代鐵鎖的照片

圖9 漢代鐵鎖CT斷層掃描圖像

從圖9可以看出：黑色顯示材質(zhì)保持較好，灰色顯示為已有銹蝕战授，而輪廓隱約的則是表明該結(jié)構(gòu)未處在同一平面页藻，CT掃描未能顯示出來(lái)。

而通過(guò)圖10可以看出：整個(gè)鎖體屬于橫開(kāi)鎖植兰，鎖身中部略窄份帐，兩端部略寬璃吧，靠近鎖孔端面與直閂相連，整體呈亞腰型捎霍，材質(zhì)較好忌颠，近直閂部位有些銹蝕孔洞狀斷痕。鎖腔內(nèi)有明顯兩個(gè)長(zhǎng)條狀簧片延伸至鎖腔外缨吸，與拉栓相連敲非。彈簧片為薄片長(zhǎng)方體，因鎖體變形已有明顯的彎曲源照，但也不排除此種彎曲屬于簧片自鎖方式笋窍。且兩片鎖簧片明顯有長(zhǎng)短區(qū)分，有可能為原本設(shè)計(jì)模樣覆厦，也不排除內(nèi)部損壞斷裂所致凰茫。

通過(guò)CT技術(shù)，不但避免了傳統(tǒng)X光透射的圖像疊加所帶來(lái)的影像混淆们袜，通過(guò)多層掃描形成三維影像直觀反映結(jié)構(gòu)數(shù)字化，而且直接可用于逆向工程的研究择常。

圖10 漢代鐵鎖CT斷層掃描內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維復(fù)原圖

3. 小結(jié)與展望

由上可知堰怜，在文物考古和保護(hù)行業(yè)中，無(wú)論是文物局部滋戳、文物整體還是封鎖結(jié)構(gòu)钻蔑，都可以利用CT技術(shù)完成數(shù)字化研究。不但能滿足常規(guī)X光透射檢測(cè)的要求奸鸯，還能避免非平面立體文物的三維空間信息在二維平面的垂直疊加造成解讀困難咪笑，并以圖像的形式清晰、準(zhǔn)確娄涩、直觀地展現(xiàn)被檢物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特征窗怒、裝配情況、材料密度蓄拣、有無(wú)缺損扬虚、缺損性質(zhì)與位置及大小，極大補(bǔ)充了文物數(shù)字化的內(nèi)部細(xì)節(jié)信息球恤。

CT技術(shù)十分適合對(duì)文物中難以直接識(shí)別結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行深入解析辜昵，不但能夠準(zhǔn)確的揭示出文物部件結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系，為古代歷史和科技研究提供一種重要方法咽斧，更為開(kāi)展相應(yīng)的文物信息展現(xiàn)提供更為詳實(shí)的結(jié)構(gòu)性可視化直觀資料堪置。CT技術(shù)的利用，對(duì)于開(kāi)展文物的考古科學(xué)研究糯锦、文物病變?cè)\斷及指導(dǎo)保護(hù)和修復(fù)等均具有十分重要的價(jià)值攒陋。

甚至灶花，可以通過(guò)CT掃描獲得文物內(nèi)外結(jié)構(gòu)的三維數(shù)字化模型，以此建立文物的可交互三維虛擬展覽模型薯荷，或指導(dǎo)文物進(jìn)一步病變后的修復(fù)工作凳慈，或通過(guò)3D打印完成文物的快速成型。

綜上所述戒舆，工業(yè)CT技術(shù)在文博領(lǐng)域可以發(fā)揮如下作用：

1）可用于青銅器氨缅、陶瓷器、鐵器睦柏、木器等可移動(dòng)文物病變（如破損妖局、銹蝕、孔洞赶馍、裂縫/痕等）的無(wú)損檢測(cè)和評(píng)價(jià)细企，作為文物修復(fù)和保護(hù)的依據(jù)；

2）可用于可移動(dòng)文物內(nèi)部結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的檢測(cè)分析摘甜，作為文物科學(xué)考古的依據(jù)屯掖；

3）可對(duì)可移動(dòng)文物進(jìn)行三維CT掃描成像獲得其三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立文物的三維數(shù)字化檔案襟衰。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 埃及圖坦卡蒙法老死因揭開(kāi)尸體在棺木中自燃，[2013-11-06]蜈七，科技秒拔，(暫不可見(jiàn))/kj/201311/t20131106_4158930.htm

[6]1000-YEAR-OLD CHINESE MUMMY GETS CT SCAN IN AMERSFOORT, [2014-12-09], NLTIMS.NL .ART NETHERLANDS, http://www.nltimes.nl/2014/12/09/1000-year-old-chinese-mummy-gets-ct-scan-amersfoort

（作者：葉琳 楊小剛 盧艷平 謝先文 都云坤）

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