视觉，是人类感知世界的一扇窗，我们大约80%的知识都来源于此。因为视觉，我们领略到色彩的万千缤纷；因为视觉，我们观赏到自然的宏伟壮丽。但是，人类的视觉常常会受到光线、空间的约束，在面对复杂、高精度的事物时，极易陷入观察盲区。既然如此，我们是否可以发明一种视觉机器去弥补缺陷、解决困扰呢？
“机器视觉技术”，一项让机器得以看见世界的技术已经悄然崛起。它可通过计算机模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。在很大程度上，“机器视觉技术”拓宽了人类视觉感知世界的边界。坐落于“中国视谷”核心启动区的“先临三维”，就是这样一家不断推进对3D视觉技术创新与探索的企业。
8月14日，在浙江省科协的支持下，2024浙江省科协“走进新质生产力”系列科普活动走进了中国视谷，来到先临三维，带领公众近距离了解高精度3D视觉技术在新质生产力中的核心地位，深入探索它如何赋能汽车工业、能源重工、电子电器、精准医疗等领域的创新与变革。
3D数字化视觉采集系统：
文物修复好帮手
前几年，《我在故宫修文物》这部纪录片让我们看到了世界级的中国文物修复技术，流转千年的文物在专家们手中焕发新生。随着科技的发展，越来越多的新科技给这个“修旧如旧”的行业带来了新的生机，比如纪录片中就提到3D打印技术解决了传统的脱模剂给文物带来的影响。
近年来，“虚拟博物馆”不断兴起，各大博物馆纷纷采用网络虚拟技术，打破实体博物馆的局限性，以满足公众多元化的需求。其中文物三维数据的获取就是“虚拟博物馆”建设中至关重要的一环。事实上，“3D数字化视觉采集系统”无论在文物展出修复，还是数字化存档环节，都有着强大的作用。在《文博领域三维数字化视觉采集的奥秘》科普课堂中，先临三维技术工程师洪文静详细分析和介绍了该系统的运作和应用。
洪文静分享的应县木塔和麦积山石窟扫描案例，让大家看到了高精度3D扫描技术的魅力所在。与传统的手工测量和建模方法相比，这项技术能够实现无接触、无损害、全方位且精准高效的文物信息记录，建立起文物的数字化档案，从而最大限度地减少了对文物的二次破坏。不仅如此，利用扫描技术获取的数字文物数据除了应用于文物修复与保护领域，在文物复制品及衍生品开发中同样展现出了巨大的潜力。
例如，福建博物馆为了让珍藏在馆中的德化白瓷艺术品走出博物馆，让更多人知晓，采用了高精度三维扫描仪进行文物元素采集，并结合现代艺术设计理念，精心打造出一系列富有创意的文具、饰品以及艺术墙等衍生文创产品，以全新的视角展现出德化白瓷的艺术魅力，让观众能够轻松领略到德化白瓷独特的艺术美感与深厚的文化底蕴。
3D数字化视觉采集系统从“三维扫描”到“三维CAD设计与仿真软件”，从“常用数字化制
造技术”应用再到“线上平台展示”，整个体系运作完备，有着高效率、高精度、非接触、易携带的特点，因此在许多文物相关工作中都发挥着无可替代的作用——在“应县释迦塔数字化保护项目”中，该系统在不损坏文物的前提下，对木塔内文物实行三维数字化存档；在“程氏三宅徽派古建数字化存档”项目中，该系统根据需求无接触地记录文物和古建装饰的形态特征；在“文物修复：数字化复原宋代透花瓷”项目中，3D数字化视觉采集系统为3D修复打印提供详细数据支撑，使得文物修复尽可能接近其原貌，还原本真。
扫描口腔扫描汽车扫描人体……
解锁三维“视”界
结束了干货满满的科普课堂后，大家兴致勃勃地步入了“先临齿科”主题展厅，在牙科诊所的全真场景中，沉浸式体验3D扫描在牙齿正畸、修复、种植、美学等诊疗中的作用。工作人员向大家展示了3D口腔扫描设备，并邀请小朋友们亲身体验口腔扫描过程，大家不由被大屏幕上迅速成型的口腔模型吸引。
“请躺下，放轻松。”工作人员将设备放入小朋友的口腔，左扫一下，右探一下，短短一两分钟，小朋友的口腔模型就实时在电脑上生成。“哇，看！这是我的牙齿！”小朋友兴奋地指着屏幕上的模型说道，她的妈妈也在一旁感叹：“这比我们在医院做检查快了好多！”“而且做的时候我的嘴巴都没什么感觉。”小朋友笑着补充道。
随后，大家来到综合展厅。只见一位工程师手持一个酷似魔方的不规则多边体，对着汽车这边挥一下、那边舞一下……视线一转，眼前的汽车竟“钻”进了电子屏幕里——原来，机器发出的50条蓝色激光线，正以每秒最高368万次的速度扫描汽车，约8分钟后，一个完整的车辆数字三维模型便在屏幕上跃然浮现。随着工程师转动鼠标滚轮，汽车细节在屏幕上不断放大，直至轮廓、起伏、弧度全部消失不见，只剩最原始的点、线，以及三角网格。
“这就是高精度工业3D扫描仪，它保留了物体结构、几何细节、尺寸关系等信息，和现实物体高度一致，可以广泛运用于工业测量的各个环节。”工作人员向大家介绍道。
随后，大家跟随工作人员一起继续近距离观看3D扫描的过程。小朋友们个个摩拳擦掌，争先恐后地上手体验工程机械零部件的扫描全过程，眼睛里闪烁着好奇与兴奋的光芒。其中最吸引大家的当数“人体扫描”了。被扫描者只需站立不动，目视前方，等待完成360度全方位扫描，顷刻之间就能获得全真人体3D数字模型。不到3分钟，一个色彩、表情、形态与真人完全一致的数字人便从无到有，栩栩如生地出现在屏幕中。
在工作人员的指导下，小朋友们亲手操作，亲眼见证了物质世界向数字世界转化的奇妙过程。他们不仅听到了专业解说，更亲身感受到了3D扫描技术的魅力所在。通过大屏幕上一个接一个模型的诞生，孩子们逐渐领悟到，透过机器之眼，我们能够探索一个更加精细和广阔的世界。
来自育才大城北中学的徐凡恩在参观完所有展厅后，激动地说道：“3D扫描真的很神奇，好多我根本看不到的东西，它都可以看到，而且很细致。”3D扫描技术，已然成为拓展人类视觉能力的重要工具，在汽车制造、能源开发、电子产业、文化遗产保护、口腔医学乃至虚拟现实等多个领域绽放着耀眼的光芒。