數字世界國寶煥新,國寶級文物“銅獸馱跪坐人頂尊銅像”完成模擬拼接

導讀原標題:數字世界國寶煥新,國寶級文物“銅獸馱跪坐人頂尊銅像”完成模擬拼接2023年6月10日是“文化和自然遺產日”,騰訊公司副總裁馬斌先...

原標題:數字世界國寶煥新,國寶級文物“銅獸馱跪坐人頂尊銅像”完成模擬拼接

2023年6月10日是“文化和自然遺產日”,騰訊公司副總裁馬斌先生受國家文物局邀請,出席在成都舉辦的遺產日主場城市活動“文物保護利用與文化自信自強”主題論壇,發表主題演講,介紹了四川省文物考古研究院與騰訊人機協同AI智能考古聯合項目組的階段性進展,也展示了國寶級文物“銅獸馱跪坐人頂尊銅像”(或名“獸托頂尊跪坐銅人像”)的人機協同模擬拼接效果。

隨著三星堆遺址祭祀區新一輪出土文物清理工作的逐步推進,文物考古專家驚奇地發現,8號坑提取大型立人青銅神獸與此前3號坑出土的頂尊跪坐銅人像或可跨坑“合體”(神獸背部有兩個椎體,人像膝蓋和雙腳底部有榫卯狀卡口,兩者尺寸相近),但這兩件文物本體很脆弱,且通高超2米,進行拼對實驗,有可能對文物造成不可逆的損傷。

其中,頂尊跪坐銅人像由上下兩部分組成,上部為一件55厘米青銅大口尊,銅尊口沿內側有短柱,肩部焊有精美的龍形裝飾;下部則為一呈跪姿、雙手持物于身前的高60厘米銅人,整體再現了古蜀祭祀的隆重場景,折射出古蜀文明祭祀的精神世界,其形制的獨特和裝飾之繁縛國內罕見,在中國與世界均屬首次發現,是一件國寶級文物。

經初步研究判斷后,四川省文物考古研究院與騰訊數字文化實驗室、騰訊PCG ARC Lab組成聯合團隊,對兩件文物的三維模型進行AI智能計算分析,提取神獸與人像接觸面的幾何特征信息,計算特征相似性得到拼接的匹配度數據指標,并進行整體受力分析,判斷拼接組合的平衡性,進一步通過量化數據驗證了兩件器物的“合體”拼接可行性與合理的拼接方式。基于專業文獻,結合三維技術對青銅文物進行研究性材質復原,使“獸托頂尊跪坐銅人像”在數字世界重現鑄造之初的輝煌。這是今年3月,四川省考古院與騰訊簽約開展《人機協同AI智能考古共創研發合作》后,聯合項目組開展的首個試點文物模擬拼接工作。

在四川省考古院的文物考古專家指導下,騰訊技術團隊試點性跑通“銅獸馱跪坐人頂尊銅像”的模擬拼接,并通過公開數據集驗證有效性,逐步研發沉淀了AI輔助考古研究與文物修復的多個算法模型。

首先,模擬專家對文物的拼接思路和過程,利用圖形學拼接算法,快速對多個文物碎片進行對比和拼接;第二是對文物裂縫和整體姿態進行算法分析,給文物專家提供裂縫修復依據和矯形參考,并實現整個過程可解釋可交互,還能根據專家指定的裂縫關系來完成模擬矯形;第三是通過算法給專家提供模擬補全的結果,提供文物原貌的多種猜想參考;第四,項目組又進一步研究基于三維深度學習的多碎片拼接算法,支持有碎片缺失情況下的拼接計算。該算法已在模擬數據集上驗證并達到行業領先水平。

“銅獸馱跪坐人頂尊銅像”展示了古蜀文明的輝煌燦爛和中華文明的多元一體,以及三星堆遺址高超的青銅設計和鑄造技藝和古蜀人豐富的想象力和創造力。此外,跨坑成功拼對文物,證明了祭祀區域的幾座祭祀坑的形成年代時期相近,對于明確各坑的考古學年代、祭祀區的布局及其性質、古蜀人祭祀形式等研究具有重大學術意義。

此外,騰訊技術團隊還發揮智能計算優勢輔助文物考古專家進行文物病害分析,根據文物的三維模型,利用幾何學和物理引擎的 AI算法,便捷測量并計算分析文物的裂縫長度、各橫截面幾何半徑數據、不同拼接位置的匹配度、整體姿態和受力情況等,在專家進行文物劣化病害分析與文物保護修復的時候,提供量化支撐依據,探索文物考古與計算機科學的交叉應用。

“文物,絕不是靜止的古董,它是活著的歷史。”四川省文物考古研究院院長唐飛表示,利用計算機視覺、AI技術突破傳統保護修復手段的局限性,為文物的認知、保護、復原、研究、展現和傳播提供更豐富的技術選擇,為破解文物修復及挖掘其含有的價值找到新的突破口。

下一步,四川省考古院與騰訊的聯合項目組還將開展AI輔助考古線繪圖工具研發,進一步放大社會價值。經與四川省文物考古研究院專家研討溝通,考古繪圖行業人工依賴度高且繪圖師不足,嚴重影響制約考古研究報告發布進度,是目前行業最急迫需解決的共性關鍵難點。騰訊技術團隊調研評估,在有足夠數據的基礎上,開展AI輔助文物考古繪圖的應用工具研發具備相當可行性,項目組下一步將會探索研發AI輔助繪制考古線圖的算法模型。遠期希望可以開發人機協同的AI輔助繪制考古線圖應用工具。先期探索應用于一批三星堆出土文物的修復與考古繪圖工作中,逐步向全行業開放并推廣應用,提升我國文物考古研究的工作效率。

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