3D展平技術在檔案、古籍仿真復制中的應用

　　檔案和古籍仿真復制的關鍵是細節和色彩的還原，一件好的仿真復制品要盡可能多的保留原作細節，這樣不僅能從這些細節處讀出作品的含義，讀出歷史的滄桑，甚至能夠體會當時作者在創作這幅作品時的心境。細節保留得越多，仿真復制品就越真實，越立體，越傳神。而檔案和古籍仿真復制是一個非常復雜的系統工程，可分為圖像采集、圖像修正、圖像輸出三個部分。其中圖像采集是非常關鍵的環節，必須最大限度的減少色彩和介質的損失，盡可能多地采集原始圖像信息，真實還原原稿表面材質、立體效果、專色效果等細節，全掃描范圍內保持一致的色彩、質量和清晰度。隨著色彩管理系統的成熟應用，色彩已完全可控。而要盡可多的體現細節，特別是裝訂成冊的珍貴檔案和古籍，則比較困難。本文詳細介紹了3D展平的掃描新技術，來解決裝訂成冊的珍貴檔案和古籍的細節還原難題。

　　一、概述

　　裝訂成冊的珍貴檔案和古籍文獻要做到不失真、不變形的掃描是幾乎不可能的。而3D展平技術的研發成功，使這個問題得到徹底解決。3D展平技術是某專業掃描儀公司和德國奧托馮格里克大學電子信號處理和通訊技術所合作研發，將傳統掃描技術進行了革命性的創新，采用先進的軟硬技術進行整合，能夠完美地展平書本中縫和修正變形問題。該技術已經成功應用于專業彩色仿真復制書本掃描儀。

　　二、3D展平技術的數學原理

　　長久以來在掃描儀技術領域中，對裝訂成冊的珍貴檔案和古籍文獻在掃描過程中變形修正的方法不外乎是計算頁面上光的分布或實際表面輪廓線或把頁面邊緣變直方式進行修正。用精確的數學運算和軟件來完全解決，使用“平直”和 “平滑”方式，將扭曲的線和文字校正。這方法對于消除書脊弧面是非常有效的工具，但是在實踐中經常有其局限性。如果書本輪廓出現插入便條或頁面不完整或邊沿破損，做成展平困難，甚至不能展平。如下圖所示：

　　注 : 只有當書本的上下輪廓線條都能被充份確認，軟件和數學運算才可以對其進行精確的修正和展平處理。

　　3D展平技術是基于硬件和軟件相結合的方法，利用立體視覺系統，在掃描過程中捕捉頁面3D輪廓。除了常用的高分辨率線陣掃描頭CCD(圖示黃色部份)外，還采用了捕捉高清3D數據具有VGA分辨率的標準USB數碼相機，其作用為表面或面陣模型式數碼相機(圖示色部分)。

　　兩個成像系統同時捕捉影像(如下圖所示)，其中線陣掃描CCD 與掃描光源同步移動，獲得清晰的可再生形式的影像，而高清數碼相機利用移動的掃描光源，通過固定的面陣模型獲得以既定的幀頻將影像順序記錄，然后將兩種影像導入相應圖像分析軟件，經過特殊的數學計算重建3D掃描頁面輪廓。

　　從不同角度同時用兩個校準的成像系統，可達到高質量的修正，3D展平技術成功克服對純數學方法在模糊或書邊破損時帶來的誤差和影響。線陣掃描和面陣拍攝雙組合，在掃描平臺上產生虛擬的書本表面3D模型，從既定的坐標系統計算3D表面的等高線作為整個系統的校準。

　　由于使用真實的3D數據，3D展平技術不再只依靠頁邊來確定位置和格式，而是當高度數據出現不等同時(如上圖所示)，自動加入結構性分析確定頁邊。因此3D展平技術既能非常準確地分開書的兩頁，又可以完全獲得裝訂成冊的珍貴檔案和古籍文獻的所有細節，同時也更能保護原件。

　　三、3D展平技術在仿真復制采集環節的實際應用

　　采用兩種掃描儀分別進行掃描，獲得如下圖所示的影像

　　?從上面兩個影像可以看出，3D展平技術自動修正出現在朝向古籍中縫字符所產生的變形和自動識別頁面的大小，結果是靠近書中縫變形的字符在掃描過程中被直接正確地排列成直線，頁與頁自動正確地分離。3D展平技術更使靠近書中縫變形的字符變得平直和平整，字與字之間更平均，消除中縫陰影等，即使字符隱藏在書中縫也能捕捉清楚無遺。這樣的影像效果給仿真復制后續的圖像修正環節、圖像輸出環節提供了所需的全部原件細節信息，為制作完美的仿真復制件奠定了堅實的基礎。

　　綜上所述，普通的圖像采集設備已經不能滿足珍貴檔案和古籍文獻的仿真復制，3D展平技術可采集細膩完整的原件信息，因此珍貴檔案和古籍文獻的仿真復制，就需要更專業的圖像采集設備，即具有3D展平技術的專業級仿真復制掃描儀。目前在國內檔案行業，已有多數用戶采用了具有3D展平技術的專業級掃描儀(如德國賽數專業仿真復制掃描儀)進行仿真復制的圖像采集。3D展平技術也將不斷精益求精，充分利用智能系統，對珍貴檔案和古籍文獻的位置及大小自動探測和利用“掃描區域”(ROI)的自動識別，為用戶提供更加完美的影像細節。