摘要：本文探讨了计算机技术在文化遗产保护领域的应用与发展。随着数字化技术的进步，三维扫描、红外线热成像、激光扫描等技术在文化遗产数字化采集中发挥重要作用；虚拟修复、人工智能与计算机视觉技术为文物修复提供新途径；虚拟现实、增强现实等技术则革新了文化遗产的展示与传播方式。通过分析巴黎圣母院数字化修复和虚拟凡尔赛宫特展等案例，揭示了计算机技术在文化遗产保护中的价值与潜力。研究表明，数字化技术不仅能有效保存文化遗产信息，还能提升公众对文化遗产的认知与参与度，为文化遗产的永续传承提供新思路。

关键词：文化遗产保护；数字化修复；虚拟展示

第一章 引言

计算机技术在文化遗产保护领域的应用经历了从辅助工具到核心技术的转变。20世纪80年代，计算机主要用于文物信息的数据库管理；90年代，随着数字图像处理技术发展，开始应用于文物照片的数字化处理；进入21世纪，三维扫描与建模技术使文物的数字化复制成为可能；2010年后，虚拟现实与增强现实技术为文化遗产展示带来革命性变化；近年来，人工智能、大数据分析等技术进一步拓展了应用边界，实现了从单纯记录到智能分析、从被动保护到主动预测的转变。这一发展历程反映了计算机技术与文化遗产保护的深度融合，形成了数字化保护的新范式，为传统文化遗产注入了现代科技的活力。

第二章 计算机技术在文化遗产数字化采集中的应用

2.1 三维扫描技术在文物建模中的应用

三维扫描技术通过非接触式测量方式，能够高精度捕捉文物的几何形态和表面特征，为文物建立精确的数字模型。目前主要应用的三维扫描技术包括结构光扫描、激光三角测量和摄影测量技术。结构光扫描适用于中小型文物，可达到微米级精度；激光三角测量适合大型文物和建筑，精度可达毫米级；摄影测量技术则通过多角度拍摄照片重建三维模型，操作简便且成本较低。以敦煌莫高窟为例，研究人员利用三维扫描技术对洞窟进行了全方位数字化采集，不仅保存了洞窟的几何信息，还结合纹理映射技术，记录了壁画的色彩和细节，为后续研究和虚拟展示奠定了基础。

2.2 红外线热成像技术在考古遗址探测中的应用

红外线热成像技术利用物体表面温度差异产生的红外辐射特性，可以探测肉眼不可见的地下遗存。该技术基于不同材质的热导率差异，通过分析地表温度变化图谱，识别地下文化遗存的分布情况。在考古工作中，红外线热成像技术主要应用于遗址勘探、古墓探测和文物隐藏信息提取等领域。例如，在河南安阳殷墟遗址的考古工作中，研究人员利用红外热成像技术成功探测出多处地下墓葬和建筑基址，为考古发掘提供了精确定位。相比传统的考古勘探方法，红外线热成像技术具有非接触、非破坏、大面积快速探测的优势，能够在不扰动遗址的情况下获取地下信息，实现"看得见的考古"，显著提高了考古工作的效率和精确度，为文化遗产的保护性发掘提供了科学依据。

2.3 激光扫描技术在文物信息获取中的运用

激光扫描技术通过发射激光束并接收反射信号，能够快速、精确地获取文物的三维坐标信息。根据工作原理和应用场景，主要分为地面激光扫描系统（TLS）和手持激光扫描仪两类。地面激光扫描系统适用于大型文物建筑和遗址，如故宫古建筑群的数字化测绘；手持激光扫描仪则适合中小型文物的精细扫描，如青铜器、陶瓷器等。激光扫描技术的优势在于测量精度高、速度快、不受光照条件限制，且能直接获取点云数据。在云冈石窟保护工程中，研究人员利用激光扫描技术对石窟进行了毫米级精度的数字化采集，不仅记录了石窟的几何形态，还为石窟的结构稳定性分析提供了基础数据。

第三章 计算机技术在文化遗产数字化修复中的应用

3.1 虚拟修复技术与原理

虚拟修复技术是在不接触文物实体的前提下，通过计算机技术对文物进行数字化修复的方法。其核心原理是基于文物的数字模型，结合图像处理、几何重建和纹理合成等技术，实现文物缺失部分的虚拟补全。虚拟修复的基本流程包括：数据采集、三维重建、损伤分析、修复方案设计、虚拟补全和效果评估。根据修复对象的特点，可采用基于对称性的修复方法、基于相似性的修复方法或基于历史资料的修复方法。与传统修复相比，虚拟修复具有无损、可逆、多方案比较的优势，能够在保护文物原真性的同时，实现文物的视觉完整。

3.2 人工智能与计算机视觉在文物修复中的应用

人工智能与计算机视觉技术为文物修复带来了革命性变革。深度学习算法能够从大量文物图像中学习纹理特征和风格特点，自动识别文物损伤并生成修复方案。卷积神经网络（CNN）在壁画修复中表现出色，能够根据周围区域的纹理特征，智能填补缺失部分；生成对抗网络（GAN）则可以生成风格一致的修复内容，保持艺术风格的连贯性。在敦煌壁画修复项目中，研究人员利用改进的Pix2Pix模型对壁画进行了虚拟修复，不仅恢复了缺失部分，还保留了壁画的年代特征和艺术风格。

第四章 计算机技术在文化遗产数字化展示与传播中的应用

4.1 虚拟现实（VR）技术在文化遗产展示中的应用

虚拟现实技术通过创建沉浸式三维环境，使观众能够身临其境地体验文化遗产。VR技术在文化遗产展示中主要应用于三个方面：首先，虚拟复原已消失或残损的文化遗产，如圆明园的数字重建，让观众体验昔日辉煌；其次，创建交互式历史场景，如古代都城的虚拟漫游，使观众能够自由探索历史环境；第三，展示文物的多时期演变过程，如敦煌莫高窟的壁画褪色过程模拟。VR展示系统主要包括头戴式显示设备（HMD）和CAVE沉浸式投影系统两种。前者适合个人体验，后者则支持多人同时参观。

4.2 增强现实（AR）技术在艺术展示中的创新应用

增强现实技术在艺术展示中的创新应用不仅为观众提供了全新的观展体验，还为艺术家创造了更广阔的创作空间。AR技术通过将虚拟信息叠加在真实环境中，使静态展品"活"起来，增强观众与艺术品的互动性。在实际应用中，AR技术主要体现在三个方面：信息增强、图像增强和互动增强。信息增强通过在实体艺术品上添加文字、图像等虚拟注解，帮助观众更好理解作品；图像增强则使静止作品变为动态，让画面延伸出画框；互动增强则允许观众通过体感、移动等方式与作品产生互动。

第五章 结论与展望

计算机技术为文化遗产保护开辟了全新路径，实现了从被动保护到主动保护、从物理保存到数字传承的转变。在数字化采集方面，三维扫描、红外线热成像等技术实现了文化遗产信息的高精度获取；在数字化修复方面，虚拟修复技术和人工智能算法提供了无损、可逆的修复方案；在数字化展示方面，VR/AR技术和沉浸式体验设计创造了全新的文化体验模式。数字化保护不是传统保护的替代，而是有力补充。它使文化遗产突破时空限制，实现全球共享；使濒危文化遗产得到及时记录与保存；使公众参与度大幅提升，激发文化认同感。能够更好地守护人类共同的文化记忆，让历史智慧在数字时代焕发新生。

参考文献

[1]赵明远. 计算机技术在文物保护中的应用研究[J]. 文物保护与考古科学， 2023， 35（2）： 78-85.

[2] 钱雨晴， 陈思源. 数字化技术在博物馆展示中的创新应用[J]. 中国博物馆， 2022， 40（3）： 112-119.

[3]郑晓霞. 人工智能技术在文化遗产数字化保护中的应用与展望[J]. 文化遗产， 2024， 41（1）： 45-53.