1. Công nghệ số hóa 3D tài liệu Mộc bản
Công nghệ số hóa 3D là quá trình quét và thu thập dữ liệu chi tiết của một đối tượng từ thế giới thực, tạo ra mô hình số phản ánh hình dạng, màu sắc, và biên dạng của đối tượng. Tương tự như tài liệu giấy, để bảo đảm thực hiện quy định của Luật Bảo vệ bí mật nhà nước năm 2018, tài liệu Mộc bản đưa ra số hóa bảo đảm không chứa đựng thông tin mật. Công nghệ này đang trở thành công cụ mạnh mẽ trong việc bảo tồn các di sản văn hóa
2. Các phương pháp số hóa 3D
Hiện nay, có ba phương pháp phổ biến nhất để số hóa 3D các đối tượng vật thể: máy quét ánh sáng cấu trúc, máy quét laser 3D, và photogrammetry.
2.1 Phương pháp số hóa bằng máy quét 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc
Nguyên lý hoạt động
Máy quét ánh sáng cấu trúc hoạt động bằng cách chiếu các vùng sáng có cấu trúc (thường là các sọc) lên bề mặt mẫu. Camera sẽ theo dõi sự thay đổi của các sọc sáng này khi quét qua đối tượng, từ đó thu thập dữ liệu và tái tạo lại mô hình 3D chính xác của vật thể. Hệ thống thường bao gồm một máy chiếu và hai camera làm nhiệm vụ ghi nhận và tính toán vị trí của hàng ngàn điểm dữ liệu trên bề mặt đối tượng.
Khi quét, vật thể sẽ được xoay hoặc máy chiếu di chuyển để chụp nhiều góc độ khác nhau, lặp lại quá trình này cho đến khi hoàn tất một vòng 360°. Máy quét ánh sáng cấu trúc thường sử dụng ánh sáng trắng hoặc ánh sáng xanh, với ánh sáng xanh cho độ phân giải cao hơn và quét chính xác hơn.
Ưu điểm
- Không ảnh hưởng đến thị giác.
- Chi phí đầu tư thấp, dao động từ vài chục triệu đến vài trăm triệu đồng.
Nhược điểm:
- Độ chính xác và phân giải thấp.
- Tốc độ quét chậm, dễ bị ảnh hưởng nhiều bởi ánh sáng từ môi trường.
- Không hoạt động hiệu quả với các bề mặt có tính chất sáng bóng, phản chiếu, trong suốt hoặc màu đen vì ánh sáng dễ bị tán xạ, hấp thụ, gây sai lệch trong các tính toán khi quét.
2.2 Phương pháp sử dụng máy quét laser 3D
Nguyên lý hoạt động
Máy quét laser 3D sử dụng chùm tia laser để chiếu lên bề mặt đối tượng, sau đó camera thu lại phản xạ của tia laser. Quá trình nhận diện và tính toán sự thay đổi góc phản xạ sẽ giúp tái cấu trúc mô hình 3D của đối tượng. Các điểm dữ liệu từ laser tạo thành một đám mây điểm, mô phỏng chi tiết và chính xác hình ảnh 3D của đối tượng.
Máy quét laser có khả năng quét ở khoảng cách từ vài trăm mét đến vài kilomet, ghi nhận dữ liệu với độ chính xác dưới 5mm. Để quét các đối tượng lớn, cần sử dụng nhiều trạm máy quét từ các góc độ khác nhau, sau đó kết hợp lại để tạo thành đám mây điểm hoàn chỉnh. Dữ liệu có thể xuất sang phần mềm CAD hoặc chương trình BIM để tạo ra các bản vẽ 2D, 3D, hoặc mô hình hoàn chỉnh.
Ưu điểm
- Tốc độ quét nhanh.
- Độ chính xác cao.
- Có thể quét được bề mặt bóng, màu tối mà không cần dùng bột chống phản quang.
- Không bị tác động bởi các yếu tố ánh sáng từ môi trường xung quanh.
Nhược điểm
- Giá thành cao, từ hàng trăm triệu đến hàng tỷ đồng.
- Không quét được vật thể trong suốt.
- Có thể gây nguy hiểm cho mắt nếu tiếp xúc trực tiếp với tia laser.
2.3 Phương pháp photogrammetry
Nguyên lý hoạt động
Photogrammetry là kỹ thuật đo và chụp ảnh từ nhiều góc độ khác nhau để thu thập dữ liệu 3D thông qua việc tính toán tọa độ của các điểm đặc trưng trên đối tượng. Phần mềm xử lý ảnh sẽ xác định các điểm chung lặp lại trong ảnh, sau đó tái tạo lại mô hình 3D bằng cách kết nối những điểm này. Càng có nhiều ảnh chụp từ các góc độ khác nhau, mô hình 3D càng chính xác.
Photogrammetry phù hợp với các vật thể có kích thước lớn, đặc biệt trong các ngành công nghiệp như nhiệt điện, đúc kim loại, và sản xuất ô tô. Một số máy quét laser hiện đại tích hợp photogrammetry để tăng độ chính xác khi quét những vật thể có kích thước lớn.
