TWI704525B - 應用於傳統建築之裝置藝術復原方法 - Google Patents
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Abstract
一種應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，係先透過三維雷射掃描技術取得一裝置藝術修復前之點雲數據，以及一建築本體修復後之點雲數據，然後將二者的點雲數據進行座標基準統一計算，並建立成一三維虛擬模型，再藉由該三維虛擬模型所提供之點雲坐標空間分布與數值，計算出該裝置藝術進行放樣所需之角度與距離，即可精準地將該裝置藝術放樣在該建築本體之實體，藉此，不僅有利於後續匠師進行修復，且能提高原圖修復的可能性，以有效避免因空間錯覺而致構圖內容於修復前後差異過大的情況發生。
Description
本發明係與一種應用於傳統建築之裝置藝術復原方法有關，特別是指一種應用數位化技術復原裝置藝術之方法。
一般漢式傳統建築都會設置灰泥壁畫、彩繪或雕刻等，極具歷史、教育與藝術價值之裝置藝術，然而受到自然因素之侵蝕或人為因素之破壞，該裝置藝術不免會遇到需要修復之狀況，幸而目前已有許多科學方法可以輔助相關修復工作，例如可以紅外線在不用破壞彩繪的狀況下，檢測彩繪的底層狀況，或是以紫外線檢測彩繪的螢光反應，又或者以X光光譜儀檢測分析檢測顏料的成分等。
上述科學技術雖有助於還原該裝置藝術原本使用之材料、色料、彩繪程序與彩繪技巧，但就該裝置藝術之構圖內容方面，目前仍須仰賴匠師參考該裝置藝術的影像資料來進行，而容易因為空間錯覺，導致修復前後的構圖內容存在明顯的差異，例如2013年5月23日自由時報曾報導「金門去年修復完畢的歷史建築『龍鳳宮』，被信眾發現牆上壁畫圖文錯誤連連、宮中數十幅以『三國演義』、『封神演義』等小說為本的壁畫，出現許多圖、文的謬誤」，雖然此一案例為非傳統建築修復之常態，但卻突顯出進行相關壁畫或是彩繪等裝置藝術之修復過程中，如何確保原資料之完整性及復原技術之準確性是非常重要的課題。
本發明之目的係提供一種應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，係可精準地將一裝置藝術之構圖內容重新放樣在修復後之建築本體，而能有效避免因空間錯覺而致構圖內容於修復前後差異過大的情況發生。
為達上述目的，本發明所提供之應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，首先係使用三維雷射掃描手段，蒐集一裝置藝術之空間位置資訊，取得一裝置藝術之點雲數據；再使用三維雷射掃描手段，蒐集一建築本體之空間位置資訊，取得一建築本體之點雲數據；然後將該裝置藝術之點雲數據與該建築本體之點雲數據進行座標基準統一計算，並建立成一三維虛擬模型；接者於該三維虛擬模型中，計算該裝置藝術對應該建築本體之空間位置，取得一放樣資訊；最後於該建築本體之現場，依據該放樣資訊進行放樣，以將該裝置藝術標定在該建築本體之實體。
本發明所提供之應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，主要係將該裝置藝術之構圖與內容等資訊，透過數位化技術重新進行三維空間定位，而能精準地將該裝置藝術之構圖與內容重新放樣至原空間位置，藉此，不僅有利於後續匠師進行修復，且能提高原圖修復的可能性，以有效避免因空間錯覺而致構圖內容於修復前後差異過大的情況發生。
S1:裝置藝術資料蒐集步驟
S2:建築本體資料蒐集步驟
S3:建立三維虛擬模型步驟
S4:擬訂放樣工序步驟
S5:實際放樣步驟
第1圖係本發明之較佳實施例之流程示意圖。
請參閱第1圖所示，係本發明之較佳實施例之流程示意圖，其係揭示有一應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，該應用於傳統建築之裝置藝術復原方法係包含有下列步驟：
裝置藝術資料蒐集步驟S1：使用三維雷射掃描手段，蒐集一裝置藝術之空間位置資訊，取得一裝置藝術之點雲數據，其中，該裝置藝術係為一灰泥壁畫、彩繪或雕刻之其中一種，且於取得該裝置藝術之點雲數據時，亦同時蒐集該裝置藝術之二維影像資料、現場環景影像、相關文獻以及田野訪談等建立成一驗證資料。
建築本體資料蒐集步驟S2：使用三維雷射掃描手段，蒐集一建築本體之空間位置資訊，取得一建築本體之點雲數據，其中，可採用FARO Photon 120或Konica Minolta vivid 910等雷射掃描儀來進行相關三維雷射掃描作業。
建立三維虛擬模型步驟S3：將該裝置藝術之點雲數據與該建築本體之點雲數據進行座標基準統一計算，並建立成一三維虛擬模型，其中，係採用Bursa-Wolf七參數轉換模式來進行座標基準統一計算，且在建立該三維虛擬模型後，係可進一步進行標準誤差計算，以提升該三維虛擬模型之精準度，以及透過該驗證資料對該三維虛擬模型進行精準度之驗證與調整。
擬訂放樣工序步驟S4：於該三維虛擬模型中，計算該裝置藝術對應該建築本體之空間位置，取得一放樣資訊，其中，係在該三維虛擬模型中選定至少一放樣儀器擺設座標，以及選定至少一參考位置座標，然後計算該參考位置與
該放樣儀器與該裝置藝術間之角度，以及計算該放樣儀器與該裝置藝術間之距離，藉以彙整取得該放樣資訊。
實際放樣步驟S5：於該建築本體之現場，依據該放樣資訊進行放樣，以將該裝置藝術標定在該建築本體之實體，其中，係在該建築本體之現場，對應每一該放樣儀器擺設座標擺放一全測站經緯儀，以及對應每一參考位置座標標定一參考位置，然後利用三角形法將該放樣資訊中計算取得之角度與距離進行放樣。
為供進一步瞭解本發明之發明特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本發明使用方式加以敘述，相信當可由此而對本發明作有更深入且具體之瞭解，如下所述：請再繼續參閱第1圖所示，以下係以復原一灰泥壁畫為例，首先，在該建築本體進行修復之前，使用者係可對欲復原之灰泥壁畫進行三維雷射掃描，以蒐集該灰泥壁畫之構圖內容之空間定位，並建立成該裝置藝術之點雲數據，同時使用者亦可蒐集該灰泥壁畫之二維影像資料、現場環景影像、相關文獻以及田野訪談等建立成該驗證資料，之後修復該建築本體，並在該建築本體修復完成後，再利用三雷射掃描手段蒐集該建築本體修復後之空間位置資訊，取得該建築本體之點雲數據。
接著匯入該裝置藝術之點雲數據與該建築本體之點雲數據，並利用布爾莎-沃爾夫(Bursa-Wolf)七參數轉換模式來進行座標基準統一計算，其計算方式係在該裝置藝術之點雲數據與該建築本體之點雲數據中，搜尋相同位置之特徵共軛點三點以上，並計算二者基準間之轉換參數，即一個尺度、三軸平移與三軸旋轉等七項轉換參數，相關轉換公式如下所示：
其中X p ,Y p ,Z p /x p ,y p ,z p ：共軛點同時具備兩個點雲數據各自之三維空間坐標S：尺度
M：分別繞三軸旋轉(ω、φ、κ)角度之旋轉矩陣，公式如下：
然後依據統一計算完成之座標基準建立該三維虛擬模型，並且接續進行標準誤差計算及透過比對該驗證資料等方式進行精準度之驗證與調整，即完成該三維虛擬模型之建立作業。
在完成該三維虛擬模型後，使用者即可開始進行放樣工序之擬定與現場放樣，首先係在該三維虛擬模型中選定該放樣儀器擺設座標，以及選定該參考位置座標，該參考位置通常是該建築本體中一明顯可辨識之構件，然後利用三角形計算法，計算該參考位置與該放樣儀器與該裝置藝術間之角度，以及計算該放樣儀器與該裝置藝術間之距離，藉以彙整取得該放樣資訊，最後在該建築本體之現場，對應該放樣儀器擺設座標擺放該全測站經緯儀，以及對應該參考位置座標找出並標定該參考位置，然後將該放樣資訊中計算取得之角度與距離依序進行放樣，即可將該灰泥壁畫之原有構圖與內容，精準的放樣在該建築本體之實體，藉此，不僅有利於後續匠師進行修復，且能提高原圖修復的可能性，以有效避免因空間錯覺而致構圖內容於修復前後差異過大的情況發生。
茲，再將本發明之特徵及其可達成之預期功效陳述如下：
本發明之應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，係先透過三維雷射掃描技術取得該裝置藝術修復前之點雲數據，以及該建築本體修復後之點雲數據，然後將二者的點雲數據進行座標基準統一計算，並建立成該三維虛擬模型，再藉由該三維虛擬模型所提供之點雲坐標空間分布與數值，計算出該裝置藝術進行放樣所需之角度與距離，並彙整成該放樣資訊，最後在該建築本體之現場，依據該放樣資訊進行放樣，即可將該裝置藝術精準的放樣在該建築本體之實體，藉此，不僅有利於後續匠師進行修復，且能提高原圖修復的可能性，以有效避免因空間錯覺而致構圖內容於修復前後差異過大的情況發生。
綜上所述，本發明在同類產品中實有其極佳之進步實用性，同時遍查國內外關於此類結構之技術資料，文獻中亦未發現有相同的構造存在在先，是以，本發明實已具備發明專利要件，爰依法提出申請。
惟，以上所述者，僅係本發明之一較佳可行實施例而已，故舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
S1:裝置藝術資料蒐集步驟
S2:建築本體資料蒐集步驟
S3:建立三維虛擬模型步驟
S4:擬訂放樣工序步驟
S5:實際放樣步驟
Claims (7)
- 一種應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，其係包含有下列步驟：使用三維雷射掃描手段，蒐集一裝置藝術之空間位置資訊，取得一裝置藝術之點雲數據；使用三維雷射掃描手段，蒐集一建築本體之空間位置資訊，取得一建築本體之點雲數據；將該裝置藝術之點雲數據與該建築本體之點雲數據進行座標基準統一計算，並建立成一三維虛擬模型；於該三維虛擬模型中，計算該裝置藝術對應該建築本體之空間位置，取得一放樣資訊；於該建築本體之現場，依據該放樣資訊進行放樣，以將該裝置藝術標定在該建築本體之實體。
- 依據申請專利範圍第1項所述之應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，其中，係在該三維虛擬模型中選定至少一放樣儀器擺設座標，以及選定至少一參考位置座標，然後計算該參考位置與該放樣儀器與該裝置藝術間之角度，以及計算該放樣儀器與該裝置藝術間之距離，藉以彙整取得該放樣資訊。
- 依據申請專利範圍第2項所述之應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，其中，係在該建築本體之現場，對應每一該放樣儀器擺設座標擺放一全測站經緯儀，以及對應每一參考位置座標標定一參考位置，然後利用三角形法將該放樣資訊中計算取得之角度與距離進行放樣。
- 依據申請專利範圍第1項所述之應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，其中，係採用布爾莎-沃爾夫(Bursa-Wolf)七參數轉換模式來進行座標基準統一計算。
- 依據申請專利範圍第1項所述之應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，其中，在建立該三維虛擬模型後，係進一步進行標準誤差計算，以提升該三維虛擬模型之精準度。
- 依據申請專利範圍第1項所述之應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，其中，於取得該裝置藝術之點雲數據時，亦同時蒐集該裝置藝術之二維影像資料、現場環景影像、相關文獻以及田野訪談等建立成一驗證資料，以便在建立該三維虛擬模型後，對該三維虛擬模型進行精準度之驗證與調整。
- 依據申請專利範圍第1項所述之應用於傳統建築之裝置藝術復原方法，其中，該裝置藝術係為一灰泥壁畫、彩繪或雕刻之其中一種。
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| TWI385551B (zh) * | 2009-01-23 | 2013-02-11 | Univ Nat Cheng Kung | The Method of Reconstruction of Chinese Traditional Building Wood Frame |
| US20170219336A1 (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-03 | The Boeing Company | Point Cloud Processing Apparatus and Method |
| CN109903382A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-06-18 | 中煤航测遥感集团有限公司 | 点云数据的融合方法及装置 |
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