——记北京师范大学信息科学与技术学院周明全教授
随着中国前进的步伐越来越快,中国的科技发展也逐步加快,现代信息技术高速发展。各行各业的创新发展都离不开信息科学与技术,大数据技术、人工智能进入传统社会科学和人文科学,涵盖了文化产品和艺术产品,传统的文化研究发生了革命性的变化。北京师范大学信息科学与技术学院前院长周明全教授,近年来,关注于信息技术与中华传统文化的结合,开展了文化遗产虚拟保护修复技术研究,中华文化知识工程、民族民间文化资源传承与开发利用示范工程。用周明全教授的话说:利用现代信息技术讲好中国故事。
一、 文化遗产虚拟保护修复技术研究,
1、 开拓文化遗产数字化保护与虚拟修复新领域
周教授1995年从法国留学归来,回到了母校西北大学。西北大学是我国近百年来重要的文化遗产保护研究基地,“陕西文物甲天下”。搞好陕西文物保护、博物展览,用学到的现代图像图形学技术,用于文化遗产的数字化保护具有特殊的意义。
文物承载文明,传承历史文化,维系民族精神,是国家的“金色名片”。对于增强民族自信,增加全民族的凝聚力、促进文明交流互鉴、实现中国梦具有特别的意义。中华文物种类繁多、形状不同、属性各异,其建模和处理困难复杂。周教授研究并解决了文物三维数字复原、破碎文物的数字修复、大规模文物点云数据的简化与压缩等关键技术,为文物的复原、修复和仿制提供科学依据,通过模型空间数据驱动,基于机器视觉的序列图像和深度图像融合方法,生成精确而真实感的物体模型,实现遗址、遗物和遗骸的精准建模、虚拟修复。其结果可有效指导实体修复过程,文物虚拟展示,实体文物保持原样,形成保护、研究、传播的系列成果。
创立兵马俑的碎片拼接方法,开拓文物虚拟修复新领域
兵马俑发现时瓦砾成堆,如何找到这些碎片原有关系,修复如初是主要问题。难点在于古陶俑个大体重、年代久远,边沿损毁严重,采样难度大;数以万计碎片模型拼合计算NP难。过去的40年兵马俑人工修复约1000具,人工匹配,难免错配,而且可逆性差。由于修复误差、张冠李戴,却致其余的兵马俑成为永久的瓦砾。周明全教授97年即提出了数字建模与计算拼接新方法,将破损文物修复难题转化为模型计算,针对碎片集大且匹配效率低的瓶颈,创新模型匹配优化计算体系:智能分类降低候选集规模;模板目标导引解决穷举拼接盲目性,提高匹配效率与质量。2010年工程化应用,已计算重构兵马俑120具,虚拟复原近千具。秦兵马俑被誉为世界第八奇迹,虚拟修复意义深远,其社会价值和经济价值不可估量。
文物虚拟修复方法的提出,是对文物修复行业的新思想。文物虚拟修复成果形成了修复的正确计划,为实体修复提供了依据。虚拟修复不仅改变了人工修复的冗长烦琐,错配误搭局面,提高了文物修复效率,更重要是改变了人们传统文物修复的定式思维观念:文物修复并非必须实体修复,有的文物虚拟修复就可,虚拟文物与实际文物相互指正,让修复工作忠实于历史。
研究成果在兵马俑等文物数字化建模中得到工程化应用,使兵马俑等一批珍贵文物得以保护传承,彰显中华文明魅力。成果鉴定结论:“在基于数字几何的兵马俑修复技术与遗址文物数字化的方法方面达到国际领先水平。”所提出的文物虚拟修复和保护技术获得该领域第一个国家科技进步奖。
2、创立了颅面形态信息学理论与应用
头颅和面貌的复杂特征结构使颅面建模和形态分析极具挑战。自国家“九五攻关”项目开始,研究历经20余年,将复杂的头颅面貌化为可计算对象,创立了数字模型计算的颅面形态信息学,将颅骨面貌复原手艺发展为大样本科学计算模式。
建立了精度和数量国际领先的颅面数据库,发现了中国人颅面、性别、种族的关键特征数据群,颅骨性别识别达到了国际最好的辨认率。将数字几何测量技术用于体质人类学的研究,形成从35万年前的远古人以后不同时代数字颅骨体系以及实例面貌复原,为中华民族的起源、分布、演化与发展提供了新技术。
基于科学数据支持下,近年来,周教授和他的团队相继为唐代开元年间的公主李倕、秦代兵马俑陪葬坑发现的秦代男士和疑是秦宾妃的女性古人颅面貌复原,为历史提出和回答了许多问题,人民网、中新网、BBC多家电视媒体报道,社会反响大。