ПОСТРОЕНИЕ 3D-МОДЕЛИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ГОЛОГРАММЫ МЕТОДОМ ФОТОГРАММЕТРИИ

Рабош Е.В., Анкушин Д.А., Балбекин Н.С., Вавилова Ю.А., Тимошенкова А.М., Авдонина Е.С., Шлыкова Т.В., Петров Н.В. Построение 3D-модели изображения объемной отражательной голограммы методом фотограмметрии // Научно технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 6. С. 1013–1021. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-6-1013-1021

Предмет исследования. Рассмотрена возможность оцифровки изобразительных голограмм с целью обеспечения возможности их хранения и обработки с использованием цифровых технологий. Впервые предложен метод использования фотограмметрической технологии для построения цифровых изображений с голограмм. Обсуждены перспективы получения цифровой копии при помощи серии фотографий и программного пакета обработки. Метод. Для эксперимента выбран объект в виде керамической скульптуры высотой 89 мм. Записаны две изобразительные голограммы скульптуры с тыльной и лицевой сторон при помощи He-Ne-лазера на длине волны λ = 633 нм, мощностью P = 50 мВт; длительностью записи 90 с. Выполнена фотосъемка самого объекта при его вращении вокруг своей оси с шагом в 1,8°. Для фотосъемки выбран фотоаппарат Canon EOS 1100D с разрешением 4,2 × 2,9 Мп (12,2 Мп). Получена серия из 300 фотографий. Для восстановления зарегистрированных на объемных монохромных голограммах изображений использован точечный источник белого рассеянного света, расположенный под углом 45° относительно нормали к пластине. Получено 90 фотографий каждой голограммы при охвате области угла 120°. Фотосъемка скульптуры и голограмм производилась вокруг объекта под углами 0 и 45°. В качестве программного пакета обработки серии фотографий применена программа Agisoft PhotoScan (версия 1.4.5). Объем обработанных файлов составил около 4,5 ГБ. Основные результаты. Приведены результаты восстановления 3D-модели из двух голограмм одного и того же объекта. Проведен сравнительный анализ полученных 3D-моделей изображения. Показано, что построенная фотограмметрическим методом объемная модель голограммы имеет визуальное отличие от модели самого объекта. Повышение качества 3D-модели возможно при увеличении количества записанных фазовых голограмм одного и того же объекта с разных ракурсов. Практическая значимость. Предложенный метод оцифровки голограмм с применением технологии фотограмметрии может найти применение для решения задач по долгосрочному хранению информации об объектах культурного наследия.

1. Huang H., Lo W.H., Ng K.H., Brailsford T., O’Malley C. Enhancing reflective learning experiences in museums through interactive installations // Proc. 13^th International Conference of the Learning Sciences, ICLS 2018: Rethinking Learning in the Digital Age: Making the Learning Sciences Count. Volume 2. 2018. P. 776–783.
2. Koutsabasis P., Vosinakis S. Kinesthetic interactions in museums: conveying cultural heritage by making use of ancient tools and (re-) constructing artworks // Virtual Reality. 2018. V. 22. N 2. P. 103–118. doi: 10.1007/s10055-017-0325-0
3. Jung T.H., tom Dieck M.C. Augmented reality, virtual reality and 3D printing for the co-creation of value for the visitor experience at cultural heritage places // Journal of Place Management and Development. 2017. V. 10. N 2. P. 140–151. doi: 10.1108/JPMD-07-2016-0045
4. Agapiou A., Alexakis D.D., Lysandrou V., Sarris A., Cuca B., Themistocleous K., Hadjimitsis D.G. Impact of urban sprawl to cultural heritage monuments: The case study of Paphos area in Cyprus // Journal of Cultural Heritage. 2015. V. 16. N 5. P. 671–680. doi: 10.1016/j.culher.2014.12.006
5. Чулин А.В., Парфенов В.А. Использование лазерных технологий для реставрации металлических объектов истории и культуры // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 8. С. 56–60.
6. Яблоков А.Л. Графика в паспорте реставрации памятника средневековой живописи// Художественное наследие Сборник научных трудов. Внеочередной выпуск. ВНИИР. М. 1989. С. 126–133.
7. Фирсова О., Шестопалова Л. Спасая шедевры // Наука в России. 2008. № 1. С. 78–84.
8. Большакова Н.А., Шлыкова Т.В. О различных подходах к реставрации памятников античной керамики и европейского фарфора на примере ваз «Огонь» и «Земля» из серии И.И. Кендлера «Четыре стихии» // Труды Исторического факультета Санкт-Петербургского университета. 2015. № 22. С. 114–121.
9. Fontana R., Gambino M.C., Greco M., Pampaloni E., Pezzati L., Scopigno R. High-resolution 3D digital models of artworks // Proceedings of SPIE. 2003. V. 5146. P. 34–43. doi: 10.1117/12.501248
10. Boochs F., Huxhagen U., Kraus K. Potential of high-precision measuring techniques for the monitoring of surfaces from heritage objects // Proc. International Workshop SMW08, Sesto Fiorentiono (FI), Italy. 2008. P. 87–96.
11. Neukum G., Jaumann R., Scholten F., Gwinner K. The high resolution stereo camera (HRSC): acquisition of multi-spectral 3D-data and photogrammetric processing // Proceedings of SPIE. 2017. V. 10569. P. 1056921. doi: 10.1117/12.2307899
12. Gontard L.C., López-Castro J.D., González-Rovira L., Vázquez-Martínez J.M., Varela-Feria F.M., Marcos M., Calvino J.J. Assessment of engineered surfaces roughness by high-resolution 3D SEM photogrammetry // Ultramicroscopy. 2017. V. 177. P. 106–114. doi: 10.1016/j.ultramic.2017.03.007
13. Balletti C., Ballarin M., Vernier P. Replicas in cultural heritage: 3D printing and the museum experience // International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences. 2018. V. 42. N 2. P. 55–65. doi: 10.5194/isprs-archives-XLII-2-55-2018
14. Balletti C., Ballarin M. An application of integrated 3D technologies for replicas in cultural heritage // ISPRS International Journal of Geo-Information. 2019. V. 8. N 6. P. 285. doi: 10.3390/ijgi8060285
15. Portalés C., Lerma J.L., Pérez C. Photogrammetry and augmented reality for cultural heritage applications // Photogrammetric Record. 2009. V. 24. N 128. P. 316–331. doi: 10.1111/j.1477-9730.2009.00549.x
16. Asmus J.F., Guattari G., Lazzarini L., Musumeci G., Wuerker R.F. Holography in the conservation of statuary // Studies in Conservation. 1973. V. 18. N 2. P. 49–63. doi: 10.1179/sic.1973.005
17. Asmus J.F. Light for art conservation // Interdisciplinary Science Reviews. 1987. V. 12. N 2. P. 171–179. doi: 10.1179/isr.1987.12.2.171
18. Соскин С.И., Шойдин С.А. Расчет оптической системы голографического запоминающего устройства // Оптика и спектроскопия. 1978. Т. 44. № 3. С. 566–573.
19. Li X., Chen L., Li Y., Zhang X., Pu M., Zhao Z., Ma X., Wang Y., Hong M., Luo X. Multicolor 3D meta-holography by broadband plasmonic modulation // Science advances. 2016. V. 2. N 11. P. 1601102. doi: 10.1126/sciadv.1601102
20. Задумина О.С. Экспонирование цифровых копий в музее // Молодежный вестник Санкт-Петербургского государственного института культуры. 2018. № 1. С. 102–104.
21. Денисюк Ю.Н., Суханов В.И. Голограмма с записью в трехмерной среде как наиболее совершенная форма изображения // Успехи физических наук. 1970. Т. 101. № 6. С. 337–338.doi: 10.3367/UFNr.0101.197006h.0337

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License