DOI: 10.17586/2226-1494-2019-19-6-1013-1021


УДК 528.7; 069; 778.38

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.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
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


Аннотация
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.

Ключевые слова: изобразительная голография, фотограмметрия, цифровизация голограмм, культурное наследие, сохранение культурного наследия

Благодарности. Авторы выражают благодарность сотрудникам кафедры реставрации и экспертизы объектов культуры Санкт-Петербургского государственного института культуры Т.В. Шлыковой и А.М. Тимошенковой за предоставление оригинальных объектов для исследований и за активное участие в проведении экспериментов и в обсуждении результатов. Работа выполнена в рамках научного проекта № 3.1893.2017/4.6, выполняемого коллективами научных лабораторий образовательных организаций высшего образования, подведомственных Министерству образования и науки Российской Федерации.

Список литературы
  1. Huang H., Lo W.H., Ng K.H., Brailsford T., O’Malley C. Enhancing reflective learning experiences in museums through interactive installations // Proc. 13th 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


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика