Введение

     Исторические памятники и культурное наследие подвергнуты не только естественному старению, но и несчастным случаям, внешнему воздействию и модификациям и вандализму. Это причина, почему документация художественных работ очень важна, главным образом, это касается хрупких артефактов, памятников, которые будут восстановлены, или археологических раскопок. Кроме того, документация художественных работ, особенно высокоточных документов, учитывает строительство реальных и действительных моделей, обеспечивая основание для исследований восстановления, распространения, и мультипликации.
     Документация художественных работ, используя оптические методы, базируется главным образом на регистрации отраженного от объекта импульса, независимо от того освещены ли эти объекты солнечным светом или вспышкой камеры. В зависимости от датчика, используемого в устройстве регистрации, информация об объекте может быть представлена либо интенсивностью света, полученного от каждого пункта объекта, т.е. черно-белые фотографические фильмы или монохроматические камеры ПЗС, или интенсивностью и цветом, такие как цветные фотографии или инфракрасные тепловые изображения. Из-за несвязной природы обычных источников света, эти методы используются, чтобы получить 2D (двумерные) изображения объектов - это, данные, которые содержат информацию и восстанавливают ее в планах или в плоских поверхностях. Фотограмметрию можно считать исключением, потому что эта технология позволяет построить не только плоские объекты; фотограмметрический метод основан на съемке объекта под различными углами, а постобработка и комбинация этих 2D данных позволяет получать объемную модель объекта.
     Однако в нашем мире у материальных объектов или художественных работ есть объем, независимо от того, что мы рассматриваем: архитектуру фасада сооружения, форму керамического горшка или мазки кисти в живописи, или надписи напечатанного документа. Так, объекты должны быть зарегистрированы и зарегистрированы в 3D (трехмерные или объемные) изображения, чтобы содержать более полную геометрическую информацию и сделать возможным объемное воспроизведение, как материальных точных копий, так и действительных изображений.
     Трехмерный лазерный сканер - техника, которая позволяет получать данные путем излучения направленного лазерного импульса, хранить и обрабатывать трехмерные компьютерные изображения и информацию об объектах, используя лазерный луч как источник излучения и принимая его уже отраженное от поверхности объекта очень чувствительным датчиком. Лазерное сканирование по и вокруг поверхности объекта дает его полную трехмерную характеристику.
     Лазерные сканеры предлагают сложную альтернативу обычным методам получения данных, с очень хорошим разрешением и точностью. Поскольку лазерный импульс не вызывает изменения объекта как контактирующее оборудование, то оно может использоваться при съемке драгоценных или хрупких объектов различных форм и размеров, а трехмерные данные могут использоваться позже и отдаленно, для исследования, документации, демонстрации и воспроизводства, без большого объема обработки данных реального объекта.

     Принцип работы

     Технология трехмерного лазерного сканирования может использовать три основных принципа работы:
     - Первый использует явление лазерного сигнала и анализ оптических плотностей, что позволяет обнаружить и изобразить структуру поверхности объекта и его профиль. Это обычно применяется к малым областям (меньшим, чем 1 см2) и позволяет достигать высокой разрешающей способности (меньше чем 1 микрометр). Эта техника, также названная микро-профилирование, главным образом используется в микро технологиях, но не применяется для съемки художественных работ, таким образом, этот метод не будет детализирован далее.
     - Второй принцип называют лазерной триангуляцией, в которой математические отношения между испускаемым лазерным лучом и принятым отраженным сигналом учитывают информацию относительно положения пунктов поверхности объекта. Эта технология применяется к объектам размером от 1 см до 1 м. и может достигать разрешающей способности в несколько микрометров. Она обычно используется для museological художественных работ, а так же для деталей отдельных частей больших памятников.
     - Третий принцип называется «time of flight», он использует известное значение скорости света в воздухе, получает расстояние к пункту на поверхности объекта, измеряя временной интервал между эмиссией лазерного импульса и обнаружением его отражения.
     Выбор метода лазерного сканирования поверхности объекта зависит от размера снимаемых площадей и от необходимого разрешения. Микро-профилирование обычно применяют для малых объектов, которые проецируют с высокой точностью на две оси. Лазерная триангуляция часто использует не лазерный луч, а лазерную линию на объекте, которая охватывает поверхности объекта вдоль, и обычно несколько сканов в различных положениях необходимы, чтобы получить всю поверхность объекта (верх, основание, стороны), особенно, если соответствующий объект должен вращаться. Испускаемый лазерный импульс выполняет лазерное сканирование в двух перпендикулярных плоскостях, отклоняясь на фиксированную величину и получая матрицу пунктов на поверхности объекта.

     Обработка информации

     Очень часто информация и способности обработки изображения программным обеспечением, поставляемым с лазерным сканирующим оборудованием, весьма ограничены, и поэтому для обработки изображения используется более приспособленное коммерческое программное обеспечение, для дальнейшей манипуляции сохраненными данными, объединения всех сканов объекта и получения больше информации о геометрии объекта художественных работ.
     Программное обеспечение обработки изображения открывает файлы, произведенные программным обеспечением оборудования, которые должны иметь адекватные форматы. Первой выполняемой операцией является (выполняется автоматически программным обеспечением) объединение (присоединение) импортированных файлов нескольких областей поверхности объекта, получение трехмерного изображения этой области. Чтобы помочь манипуляции данных во время этой фазы, автоматические системы (сеть малых треугольников), или геометрически сформированные примитивы (куб, сфера, конус и т.д) спроектированы к соответствующим точкам. Программные модули будут иметь значительное влияние на качество, и на время получения корректного результата. Эффективный продукт программного обеспечения дружественный к пользователю является основным требованием.
     Несколько частичных изображений, также названных мозаикой или плитками, объединяются, с учетом перекрытий сканов и углов рассмотрения, в которых было получено каждое сканированное изображение. После этого возможно редактирование полных трехмерных изображений или моделей, обычно со вставкой поперечных линий, которые делают легче трехмерную визуализацию, и также другие поверхностные эффекты, такие как текстуру или цвет.