拼成了！騰訊AI首次模擬拼接三星堆文物
今天故事的主角是一尊銅像。
(資料圖)
就是它——來(lái)自三星堆的國(guó)寶級(jí)文物“銅獸馱跪坐人頂尊銅像”（或名“獸托頂尊跪坐銅人像”）。
在中國(guó)乃至世界范圍內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)，有這樣獨(dú)特的形制和繁縛裝飾的文物。
這是它剛出土的樣子。
這是它經(jīng)過(guò)清理后的樣子。
可以看到，它殘缺、開(kāi)裂、變形、腐蝕嚴(yán)重，很多碎片都不見(jiàn)了，修復(fù)難度極大。
而且這還不是一件完整的文物，這件3號(hào)坑出土的頂尊跪坐銅人像，還有一個(gè)底座，是從8號(hào)坑提取的大型立人青銅神獸，拼在一起，才是完整的銅獸馱跪坐人頂尊銅像。
理論上它們能拼到一起，但考古學(xué)家們不建議這么做。因?yàn)樗?jīng)歷了3000多年的磨礪，本體很脆弱，通高都超過(guò)2米，如果做拼對(duì)實(shí)驗(yàn)，有可能會(huì)對(duì)文物造成不可逆的損傷。
這是大部分出土文物所面臨的挑戰(zhàn)：脆弱殘缺、修復(fù)難度大，稍微不注意可能就有不可逆的損傷。截止2022年11月，四川省文物考古院新發(fā)現(xiàn)的三星堆6座祭祀坑共出土17000多件文物，而整個(gè)四川省從事文物保護(hù)及修復(fù)的一線人員不足200人，這也是我們國(guó)家考古界長(zhǎng)期面臨的問(wèn)題。
而且，對(duì)考古專(zhuān)家來(lái)說(shuō)，要在殘缺的情況下通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)合理的推演和經(jīng)驗(yàn)判斷，還原出文物原本的樣貌，時(shí)間緊迫，任務(wù)繁重，挑戰(zhàn)也非常大。
大家還能有機(jī)會(huì)一睹這些國(guó)寶級(jí)文物的“真容”嗎？
我們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)說(shuō)，試試看！
今年3月，騰訊SSV數(shù)字文化實(shí)驗(yàn)室、騰訊 PCG ARC Lab，和四川省文物考古研究院合作，成立了聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，利用騰訊的AI智能計(jì)算分析、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等技術(shù)，基于專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)，開(kāi)始了首個(gè)試點(diǎn)文物模擬拼接工作。
今天，在四川省考古院的文物考古專(zhuān)家指導(dǎo)下，我們有了階段性的成果，這座“銅獸馱跪坐人頂尊銅像”已順利完成模擬拼接。
這是它在數(shù)字世界里的樣子。
我們能360°翻轉(zhuǎn)看它獨(dú)特的行制和精美繁復(fù)的裝飾，通過(guò)色彩還原等技術(shù)，感受它在幾千年前鑄造出來(lái)時(shí)的輝煌。
AI 是怎么做到的？
首先，“兄弟相認(rèn)”。要確認(rèn)這兩個(gè)不同坑的文物是否能拼到一起。
以往要靠肉眼觀察和經(jīng)驗(yàn)判斷，可能沒(méi)那么嚴(yán)謹(jǐn)，現(xiàn)在我們通過(guò) AI 智能計(jì)算分析兩件文物的三維模型，提取神獸和人像接觸面的幾何特征信息，計(jì)算它倆的特征相似性，就能得出拼接的匹配度。
（匹配度高達(dá)75%，確認(rèn)過(guò)“接口”，是親兄弟沒(méi)錯(cuò)了）
接著，做“矯形手術(shù)”。根據(jù)幾何分析和變形的裂縫檢測(cè)和矯形算法，能把神獸和人像變形的部分矯正。
經(jīng)過(guò)更多“臨床試驗(yàn)”，我們希望 AI 未來(lái)就能給文物考古學(xué)家們提供可解釋、可交互的裂縫矯形和整體姿態(tài)矯形的參考，有更精確的修復(fù)依據(jù)。
然后，“查漏補(bǔ)缺”。根據(jù)形狀分析的對(duì)稱(chēng)性補(bǔ)全算法，可以給專(zhuān)家們提供文物原貌的多種猜想?yún)⒖肌?/p>
比如神獸通常有對(duì)稱(chēng)的兩只耳朵，所以也為這只大型立人青銅神獸，補(bǔ)齊了另一只耳朵。
最后，“合體”！這里要拿出課本里學(xué)過(guò)的經(jīng)典圖形學(xué)的幾何拼接知識(shí)了。
通過(guò)量化數(shù)據(jù)和幾何拼接算法，快速把多個(gè)碎片拼接比對(duì)，給出合理的拼接方式。再對(duì)整體受力進(jìn)行分析，判斷兩個(gè)“高個(gè)子”合在一起，怎么才能站穩(wěn)不容易“平地摔”。
（有種AI在拼樂(lè)高的錯(cuò)覺(jué)）
就這樣，在小小的數(shù)字世界里拼啊拼，AI 能輕松提供文物修復(fù)的可行性方案。目前，這些算法模型已經(jīng)在模擬數(shù)據(jù)集上驗(yàn)證并達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。
未來(lái)它還會(huì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)更高階技能——如何在有碎片缺失的情況下進(jìn)行拼接計(jì)算。
我們還用 AI 算法，輔助進(jìn)行文物病害分析。
根據(jù)三維模型，測(cè)量計(jì)算文物的裂縫長(zhǎng)度、各橫截面數(shù)據(jù)、整體姿態(tài)和受力情況等，這樣就方便專(zhuān)家們?cè)谶M(jìn)行文物劣化病害分析時(shí)，有更量化的支撐數(shù)據(jù)。
下一步，我們和四川省考古院的聯(lián)合項(xiàng)目組，還會(huì)研發(fā)AI輔助考古線繪圖工具。
因?yàn)楝F(xiàn)在的考古繪圖對(duì)人工依賴(lài)度高，像三星堆有幾萬(wàn)件文物等著繪圖師繪制，行業(yè)內(nèi)的繪圖師又很少，會(huì)嚴(yán)重影響到考古研究報(bào)告的發(fā)布進(jìn)度。
（繪圖師：畫(huà)不完，根本畫(huà)不完）
而通過(guò)深度學(xué)習(xí)，AI 就能輔助快速生成各維度的考古線繪圖。計(jì)劃先試點(diǎn)應(yīng)用到三星堆的出土文物中，未來(lái)再逐步向全行業(yè)開(kāi)放，幫助提升我國(guó)文物考古研究的工作效率。
四川省文物考古研究院院長(zhǎng)唐飛表示：
希望我們的 AI 繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，幫助考古學(xué)家們更好更高效地開(kāi)展考古和文化研究工作。
文物，絕不是靜止的古董，它是活著的歷史。希望文物都能“恢復(fù)”它們本來(lái)的樣子，帶我們窺探那些曾經(jīng)的故事。