数字修复技术加持，有望“重建”巴黎圣母院

巴黎圣母院发生火灾，今天成为广泛讨论的事件，虽然最终成功控制火势保住建筑结构，但塔尖坍塌，内部损毁十分严重。许多人都为此感到惋惜。

这座有着800多年历史的教堂将长时间无法与游客见面，即便在资金到位的前提下，也要花费多年才能完成修复。

今天许多科技从业者的讨论中，自然也涉及到了如何利用新技术对人类文明瑰宝进行修复的可行性，虎哥也见到，在一些专业论坛中，有关对人类重要古迹提前做好3D扫描数据保存的呼声相当高。

科技发展到当下，有哪些成熟技术能够帮助人类修复这些瑰宝？

实际上早在2015年，已经有人借助激光扫描技术记录了巴黎圣母院的数据。

从当时报道看，美国瓦萨学院的艺术史专家安德鲁·塔隆教授，就利用了激光扫描技术来搜集巴黎圣母院的数据。通过把扫描仪安装在三脚架上，在圣母院50多个位置搜集数据。他用激光束扫过教堂的每一个部分，测量扫描仪和激光打在建筑结构上之间的距离。

搜集完毕后，将数十亿的光点放在三维图像里，画上线条，然后再和实地拍摄的全景照片结合，在图像中的立面上上色，最后加上光影效果，就能建立非常逼真准确的三维模型。三维模型偏差大概只有五毫米左右。

依据高精度模型，塔隆也发现了巴黎圣母院的一些小瑕疵，譬如其西立面所处的地面不牢固，门廊倾斜了30厘米。通过数字扫描技术，能够做到不拆解文物的前提下研究文物保护，这对于文物结构认知和保护的意义无疑是巨大的。

值得注意的是，当下的数字扫描建模的精确度已经十分高。利用的激光脉冲扫描器不仅能够还原文物的结构信息，甚至能够记录纹理、颜色、光照以及阴影细节。

这些数据不仅能够用来修复现实中的文物，同样可以应用于游戏、教育、旅游场景。

今天，很多人都提到了育碧公司的《刺客信条》系列游戏。虽然这一游戏系列剧情都是架空的，但游戏场景却高度忠实于历史。其中2014年发行的《刺客信条：大革命》中，便还原了法国大革命时期的巴黎圣母院。作为游戏主角，你可以在游戏里中从各个角度探索完整的圣母院和40余座大巴黎区域知名建筑物。

育碧团队为了完整地在游戏中重现大革命时代的巴黎圣母院，曾多次造访这座建筑物，学习它的构造，并和历史学家一起，花了超过两年的时间，才完成了对巴黎圣母院的数字复原工作。

借助数字复原，育碧也曾复原出千年之前就已被焚毁的亚历山大图书馆，以及早已不在的亚历山大灯塔。在《刺客信条：起源》中，玩家也能够以游览者的身份，在语音导游的解说下了解托勒密王朝末期的古埃及真实的历史故事。

在拥有详实数据的前提下，复原重建巴黎圣母院并非不可能的事情。从过往案例看，包括百度、英特尔等已经有过进行历史遗迹数字修复或再现的案例。

在2015年尼泊尔大地震后，百度就通过大数据、三维建模、智能路径规划、图片渲染等技术，利用网友拍摄的500-2000张各个方向和角度的照片恢复出真实场景的每个细节。通过大数据分析，系统计算出该场景的拍摄热点分布和最佳展示路径，进而从离散静态的图片自动生成连续动态的三维效果视频，还原了损坏的尼泊尔古迹，帮助大家了解这些古迹。

英特尔2018年公布的案例表明，利用人工智能深度学习、无人机测绘，帮助中国箭扣长城的保护与修缮。

因为长城跨度很大，修缮之前首先需要进行环境勘测，英特尔通过猎鹰8+无人机，获取高分辨率图像，帮助文保人员清晰、全面了解长城现状。

根据无人机采集的数据，能够快速分析处理上万张图片，进行3D建模和损毁检测，计算出破损的长度和宽度，规划修缮所需材料，并提供裂缝和塌方等破损的测量数据用于指导物理修缮。

在3D模型损毁识别基础上，利用3D模型对抗生成网络，以及回归卷积网络，对城墙缺损部位进行数字化修复，并据此对实际的长城修缮和维护提供指导和参考数据。通过人工智能技术对3D建模和数字化修复，英特尔的方案能够达到厘米级精度的效果。

从目前看到的案例，国内高校团队已经在纷纷利用技术手段参与到文物修复过程。比如浙江大学文化遗产研究院文物数字化团队，利用3D打印技术将云岗石窟进行了完美的复制。

浙大文物数字化团队将洞窟分成842块进行3D打印，3D打印机用0.4毫米粗的 “针尖”一层一层打出来，这相当于用0.4毫米的笔尖画一幅大尺度的三维工笔画，20台3D打印机昼夜不停地“画”了六个月，最终形成了整体长17.9米、宽13.6米、高10米的复制窟。

天津电子信息职业技术学院与南开大学的专家，利用三维数字模型技术对山西省朔州市应县的佛宫寺释迦塔（应县木塔）进行研究和修复，这是始建于1056年，用10万块木构件像搭积木一样的文物。

由于传统建筑没有图纸，应县木塔全部是榫卯结构，其建筑结构一直让建筑界所不解。正因如此，应县木塔的整体结构从来没有大修过，只能是在细微处修修补补。通过数字扫描这种对木塔没有任何伤害的技术手段，应县木塔现在已经完成了首层楼复原。

可见，凭借技术手段，文物修复的还原度正在不断逼近真实。而出于对艺术与科技的热爱，在不久的将来，希望修整后的巴黎圣母院以及更多人类文明瑰宝能再次展现在大家面前。当然，圆明园是我们最希望看到的中国复原遗迹之一。

天虎科技   尚志