Mô hình số ảo xây dựng bằng phương pháp trắc lượng từ camera chuyển động, hướng đi cho bảo tồn di sản văn hóa Việt Nam

Trong nghiên cứu "Mô hình số ảo xây dựng bằng phương pháp trắc lượng từ camera chuyển động, hướng đi cho bảo tồn di sản văn hóa Việt Nam", nhóm tác giả sử dụng phương pháp trắc lượng từ camera chuyển động để xây dựng các mô hình 3D cho di tích lịch sử ở Việt Nam. Trên cơ sở kiểm nghiệm mô hình 3D của tượng chúa Giê-xu Kito (Vũng Tàu) và chậu hoa, chúng tôi minh chứng thêm ứng dụng của phương pháp này trong việc sử dụng camera quang học phổ thông để phục vụ việc xây dựng dữ liệu số cho việc bảo tồn lịch sử và khảo cổ ở Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình số ảo xây dựng bằng phương pháp trắc lượng từ camera chuyển động, hướng đi cho bảo tồn di sản văn hóa Việt Nam HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC KHOA HỌC TRÁI ĐẤT VÀ TÀI NGUYÊN VỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG (ERSD 2022) Mô hình số ảo xây dựng bằng phương pháp trắc lượng từ camera chuyển động, hướng đi cho bảo tồn di sản văn hóa Việt Nam Hạ Phú Thịnh1,*, Hạ Quang Hưng2, 1 Công ty Luật TNHH Đại Hà 2 Trường đại học Fulbright Việt NamTÓM TẮTMặc dù nằm trong trào lưu mô hình hóa 3D nhưng việc xây dựng các mô hình số 3D phục vụ nghiên cứulịch sử và bảo tồn di sản hiện vẫn chỉ dừng lại ở quét laser 3D hoặc chụp ảnh hiện trường. Trong nghiêncứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp trắc lượng từ camera chuyển động để xây dựng các mô hình 3Dcho di tích lịch sử ở Việt Nam. Trên cơ sở kiểm nghiệm mô hình 3D của tượng chúa Giê-xu Kito (VũngTàu) và chậu hoa, chúng tôi minh chứng thêm ứng dụng của phương pháp này trong việc sử dụng cameraquang học phổ thông để phục vụ việc xây dựng dữ liệu số cho việc bảo tồn lịch sử và khảo cổ ở Việt Nam.Từ khóa: Giê-xu Kito; mô hình 3D; trắc lượng từ camera chuyển động; di sản văn hóa Việt Nam; cameraquang học.1. Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, xu thế lập mô hình 3D đang là trào lưu được áp dụng trong rất nhiều ngànhnghề trên thế giới từ xây dựng, quy hoạch, nghiên cứu thiên tai, giám sát đường bờ, nông nghiệp, môitrường tới bảo tồn di sản văn hóa và hiện vật. Việc xây dựng mô hình 3D cho các công trình và di sản vănhóa – lịch sử ở Việt Nam đã được triển khai trong một số năm gần đây ở một số dự án như Lăng vua TựĐức và Cung An Định (do Google phối hợp với công ty Seagate và CyArk (Hoa Kỳ) thực hiện năm 2018),mô hình 3D hang Sơn Đoòng do National Geographic (Hoa Kỳ) (Vietnamnet 2021) và Công ty TNHH AnThi Việt Nam (độc lập thực hiện) (Huyền Trâm and Ngọc Anh 2021, VR3D 2021). Tuy nhiên, đa phần cácdự án xây dựng mô hình 3D ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ quét laser 3D bằng các loạithiết bị có giá cao và do các đơn vị nước ngoài thực hiện. Như vậy, việc thu thập dữ liệu và xây dựng môhình 3D cho cảnh quan và các di sản văn hóa bằng các loại thiết bị này sẽ có giá thành khá cao dẫn đến trởngại trong việc mở rộng và triển khai hàng loạt cho các khu di tích và bảo tàng ở Việt Nam. Với đặc thù là quốc gia có truyền thống lịch sử và văn hóa lâu dài hàng nghìn năm gồm nhiều nền vănhóa và cộng đồng dân tộc đa dạng khác nhau, Việt Nam có một kho tàng vô giá về các hiện vật và côngtrình lịch sử - văn hóa. Tuy nhiên, hiện có một thực trạng là không có một hệ thống số các hình ảnh chụp,các tư liệu hay sơ đồ và bản đồ hoàn chỉnh của các công trình lịch sử văn hóa. Các công trình đó đứng trướcnguy cơ bị mất đi hoặc biến đổi theo thời gian mà không có khả năng phục dựng lại khi xảy ra sự cố nhưthiên tai hay hỏa hoạn (Bùi Ngọc Long and Lê Hoài Nhân 2022). Trường hợp như xảy ra hỏa hoạn ở QuốcTử Giám triều Nguyễn (Thừa Thiên – Huế) vào giữa tháng 08/2022 vừa qua sẽ là một mất mát rất lớn dothiếu cơ sở hay dữ liệu chi tiết để phục dựng lại di sản. Việc khai thác các công nghệ để xây dựng mô hình 3D (chủ yếu là máy quét laser 3D) đã được áp dụngở Việt Nam trong hàng chục năm qua, nhưng việc triển khai mới chỉ dừng lại ở một vài hợp phần dự án thíđiểm. Do vậy, đại bộ phận các công trình và hiện vật lịch sử - văn hóa của Việt Nam vẫn chưa được số hóathành mô hình 3D nhằm giữ gìn mô hình số ảo (digital twin) phục vụ công tác tham quan, tìm hiểu bằngthực tại ảo (virtual reality) cũng như để phục dựng và sửa chữa về sau. Một phần lớn trở ngại này là do yêucầu cao về đầu tư tài chính và công nghệ cho các thiết bị quét laser 3D. Trong khuôn khổ nghiên cứu này, chúng tôi kiểm nghiệm lại tính ứng dụng của phương pháp trắc lượngtừ camera chuyển động (SfM Photogrammetry) trong phục dựng lại mô hình 3D của di sản văn hóa. Phươngpháp này tỏ ra ưu thế so với phương pháp quét laser 3D do yêu cầu đầu tư thấp về thiết bị và quy trình xửlý dữ liệu dễ dàng.* Tác giả liên hệEmail: thinhhaphu@gmail.com 5332. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu2.1. Phương pháp trắc lượng từ camera chuyển động Trắc lượng là phương pháp đo đạc các yếu tố hình học của đối tượng bằng phương pháp chụp ảnh. Gầnđây, trắc lượng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực nhờ sử dụng camera chuyển động quanh vật thể nênđược gọi là trắc lượng từ camera chuyển động (structure-from-motion photogrammetry – SfM). Có hai phương pháp tiếp cận để xây dựng ra mô hình 3D của đối tượng gồm phương pháp quét laser 3D(3D laser scanner) (Thinksmart 2019) và phương pháp trắc lượng từ camera chuyển động (structure-from-motion (SfM) photogrametry) (Westoby, Bras ...