ABSTRACT

Tools for image-based 3D-reconstruction are commonly used for cultural heritage applications; however, wider usage has increased variability in the quality of output 3D models. Geometric variations between 3D models acquired with differing methods make metric conservation applications such as condition monitoring and measuring change over time challenging. This article presents an investigation of wavelength selection using a modified off-the-shelf DSLR camera and bandpass filters to improve input image quality in a 3D-reconstruction study of a wooden sculpture of a coyote and turtle from the Smithsonian American Art Museum. The sculpture has a large crack of concern to conservators, but its curved, dark shiny surface challenges image-based dimensional monitoring. Selecting infrared wavelengths rather than the visible light for 3D reconstruction input images reduced specular surface reflections and improved image contrast resulting in improved recording of the 3D shape. 3D-reconstructions using infrared radiation produce better reconstructions than those using visible light. In this case reconstructed surface discrepancies between visible light are ∼0.6 mm whilst those using infrared are ∼0.3 mm. Results suggest that reflected infrared images are more forgiving and flexible for recording 3D data over time for dark, shiny wooden surfaces and thus improve the reliability and comparability of image-based 3D-reconstruction.

摘要

基于图像的 3D 重建工具通常用于文化遗产应用；然而，更广泛的使用增加了输出 3D 模型质量的可变性。使用不同方法获取的 3D 模型之间的几何变化使得状态监测和测量随时间变化等度量守恒应用具有挑战性。本文介绍了在对史密森尼美国艺术博物馆的土狼和乌龟木制雕塑进行 3D 重建研究时，使用经过修改的现成 DSLR 相机和带通滤波器来提高输入图像质量的波长选择调查。该雕塑有一处令管理员担忧的大裂缝，但其弯曲、深色发亮的表面对基于图像的尺寸监测提出了挑战。选择红外波长而不是可见光用于 3D 重建输入图像可减少镜面反射并提高图像对比度，从而改善 3D 形状的记录。使用红外辐射的 3D 重建比使用可见光的重建效果更好。在这种情况下，可见光之间的重建表面差异约为 0.6 毫米，而使用红外线的重建表面差异约为 0.3 毫米。结果表明，随着时间的推移，反射红外图像可以更宽容和灵活地记录深色、有光泽的木质表面的 3D 数据，从而提高基于图像的 3D 重建的可靠性和可比性。使用红外辐射的 3D 重建比使用可见光的重建效果更好。在这种情况下，可见光之间的重建表面差异约为 0.6 毫米，而使用红外线的重建表面差异约为 0.3 毫米。结果表明，随着时间的推移，反射红外图像可以更宽容和灵活地记录深色、发亮的木质表面的 3D 数据，从而提高基于图像的 3D 重建的可靠性和可比性。使用红外辐射的 3D 重建比使用可见光的重建效果更好。在这种情况下，可见光之间的重建表面差异约为 0.6 毫米，而使用红外线的重建表面差异约为 0.3 毫米。结果表明，随着时间的推移，反射红外图像可以更宽容和灵活地记录深色、有光泽的木质表面的 3D 数据，从而提高基于图像的 3D 重建的可靠性和可比性。