南京城墙结构光扫描结合砖块轮廓配准，实现数十平方米精细三维存档

顶级刊物论文速递 · 发布 2026-08-15T12:40:00+08:00 · 更新 2026-08-15T12:43:34+08:00

核心结论

npj Heritage Science 8 月 15 日论文提出古城墙高分辨率大尺度三维数字化方法，首次把结构光扫描作为灵活获取砖石表面数据的方案，并利用规则砖块几何设计砖块轮廓配准算法，将二维纹理、三维点云与结构光相位信息协同配准。南京城墙验证覆盖数十平方米，仍能保留细小题刻和结构细节。方法有望服务档案与损伤监测，但单一遗址展示尚不足以证明复杂光照、遮挡和不同砌筑材料下的普适性。

npj Heritage Science 8 月 15 日发表南京城墙三维数字化研究。古城墙既是超大尺度建筑，也是由砖石、灰缝、题刻和局部损伤组成的细节密集表面。传统摄影测量和激光扫描可以覆盖大范围，但在厘米以下纹理、重复砖块几何与现场遮挡之间取得兼顾并不容易；高精度记录如果只能完成小块样区，也难以进入长期保护档案。

论文把结构光扫描用于古城墙表面数据采集。结构光通过投射已知图案恢复高分辨率几何，常见于受控环境中的物体扫描，研究者将其改造成可面向大面积砖石的灵活采集方式。多视角扫描会产生大量局部二维纹理和三维点云，真正的技术难点是把这些重复外观的砖块片段可靠拼接。

为此，团队提出砖块轮廓配准算法 BOR，利用城墙砖规则几何提取二维线特征和三维线特征，并把结构光相位信息纳入多模态协同。流程从粗配准、精配准走向全局优化，以降低多块扫描逐步拼接时的累计偏差。论文图示也把多视角采集与这一分阶段配准链路对应起来。

在南京城墙实地验证中，该方法完成数十平方米范围的高质量三维数字化，同时保留细小题刻和结构细节。对文保机构而言，这类精细底图可用于记录当前状态、比较裂缝和表面剥蚀变化，也能支持修缮前后对照、数字展示与研究共享。其价值不只是生成漂亮模型，而是把可重复测量的数据接入保护监测。

不过，论文展示仍集中于一个遗址和有限面积。强日照、潮湿、遮挡、表面污损、非规则石材及不同年代砌筑方式都可能影响结构光质量和砖块特征提取；现场采集速度、设备成本、跨批次标定与长期误差也需验证。后续应与激光扫描、摄影测量及人工病害记录交叉比较，并测试跨季节、跨城墙材料的可重复性。

信息来源

• npj Heritage Science 论文
• 论文 DOI

可信度说明

来源为 npj Heritage Science 同行评议论文页面，可核验结构光扫描、BOR 配准、南京城墙和数十平方米验证；论文图 1 的流程与正文描述一致。当前证据主要来自单一遗址示范，户外光照、遮挡、不同材料、采集成本和多年监测误差尚不足以从来源页判断。

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