本报记者 陈涛
“我们为历史建筑留存精准信息，是为了让后来者知晓来时的路。”中国科学院自动化研究所高伟博士和他的团队，一水儿的理科生，却充满了人文情怀。虽说整日里打交道的都是编程代码，可他们努力赋予它们以历史的温度——诸如记录下代码背后那些古建筑常用卯榫结构的类型、雕梁画栋表面潜藏的未为人知的艺术风格，它们无不是中式古建筑的构成“基因”。
存世动辄千年的古建筑常常身陷两难境地。一方面，老祖宗留下的这类珍贵文化遗产自当保存完好，尽可能减少外界干扰；另一方面，让文物走出深宫“活化”利用，方能实现其历久弥新的根本之途。看似不可调和的矛盾，被中科院自动化研究所的机器人视觉团队化解了。这支国内领先、比肩国际的团队研发出一套“基于图像的三维重建系统”，在对古建筑“零伤害”基础上，可以采集到其各个角落的信息，进而绘制出一幅与原貌近乎孪生的三维图像。有了它，人们不用舟车劳顿跑现场，轻点鼠标就能清晰获知与之有关的几乎所有信息。年岁渐长的古建筑也能稍稍歇息了。
昨儿早已过了下班的点，高伟和他的团队依然是激战正酣的模样儿。一拨儿人在跟进前不久为五台山佛光寺实施数字化保护的后续事宜，另一拨儿人已行进在技术完善的探索路上。“这是一项几乎没有止境的任务。信息采集、三维重建只有更精准，没有最精准。”高伟领衔的机器人视觉团队现有8名工作人员、博士研究生二十余人，他们主要研究领域包括场景三维重建、视觉定位与姿态估计、机器人视觉导航、视觉伺服、目标检测与跟踪等。
说得直白些，他们是要为历经沧桑的古建筑“画像”。不过，这可不是寻常的拍张图片或是绘制幅画。原来，即便分辨率极高的照片，由于是二维成像，除了拍摄对象的平面信息，与深度相关的信息压根儿体现不出来。机器人视觉团队的三维重建就是利用多幅数码图像来恢复物体深度的过程，而且通过采集储备的海量素材，可以给图像的每个像素点赋予可靠的深度信息。“这样你点击画面里任何一个点，都会获知它的三维信息，包括其周边所处环境的概况等也一清二楚。”高伟形容这就如同知晓了建筑物的“前半生”，“以前人们得到的信息都只是停留在拍摄的那个时刻点。”
从五台山龙泉寺、峨眉山金顶，到颐和园石舫、北京房山云居寺，再到山西佛光寺、南禅寺，这些年机器人视觉团队拥有的原创技术，伴随一路走过的踪迹日臻完善。从起初技术人员站在地面拿相机拍摄，到后来花百万元购入无人机从空中无死角俯拍，“上”天的过程，让他们获得精度更高的影像，“包括墙面上的壁画、墨迹，我们都可以记录下来，再结合推演出来的复杂算法，就可以将任何一处的三维信息都添加到图像上。”团队研究员、博导胡占义解释说，将拍摄采集的图片信息输入计算机，好比给计算机添上一双慧眼，让它模拟人的视觉系统，实现“看”的视觉功能。
可别轻视这一“看”，它实现了从二维图像跃升到涵盖深度的三维图像。不过，精度高低才是关键。图像里任何节点蕴含的三维信息，有如构成古建筑的砖块，只有“砖块”质量合格，图像提供的信息才是可靠的。团队成员崔海楠笑言，他们除了“搬砖工”这个角色，还兼职“制砖块”，致力于做出精度更高的“砖块”。而为了做到这一点，就需要储备海量的素材。他们花了几年时间跑遍国内四处佛教胜地、两处道教胜地，为的就是掌握尽可能多的古建结构。“不同于西方古建的石质结构，国内大多古建是木质的，而且像斗拱、琉璃瓦、木雕这样的工艺，也是独有的。”高伟说，无法从外界借鉴的他们只得从零积累，如今他们做出的模型越来越好，结合自创的“天地融合一体化建模技术”，已能够满足绝大部分古建筑的“画像”要求，接到的订单越来越多。
除了为古建提供数字化保护外，融合了科技与文化的三维重建，市场应用前景也相当好。这些图像信息经由分拆、重组，还能被应用到游戏开发、影像制作层面。今后只要购买这份中式古建筑“基因”图谱，就能获得与第一手资料相差无几的素材，无论是应用到游戏背景设置，还是影视剧后期制作，都能高度还原实景，让历史不再依稀模糊。有了它，为人诟病的影视“五毛特效”，或许可以彻底走进历史尘埃里。
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