“文物”数字世界国宝焕新，国宝级文物“铜兽驮跪坐人顶尊铜像”完成模拟拼接

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2023年6月10日是“文化和自然遗产日”，腾讯公司副总裁马斌先生受国家文物局邀请，出席在成都举办的遗产日主场城市活动“文物保护利用与文化自信自强”主题论坛，发表主题演讲，介绍了四川省文物考古研究院与腾讯人机协同AI智能考古联合项目组的阶段性进展，也展示了国宝级文物“铜兽驮跪坐人顶尊铜像”（或名“兽托顶尊跪坐铜人像”）的人机协同模拟拼接效果。

“铜兽驮跪坐人顶尊铜像”的人机协同模拟拼接效果

随着三星堆遗址祭祀区新一轮出土文物清理工作的逐步推进，文物考古专家惊奇地发现，8号坑提取大型立人青铜神兽与此前3号坑出土的顶尊跪坐铜人像或可跨坑“合体”（神兽背部有两个椎体，人像膝盖和双脚底部有榫卯状卡口，两者尺寸相近），但这两件文物本体很脆弱，且通高超2米，进行拼对实验，有可能对文物造成不可逆的损伤。

其中，顶尊跪坐铜人像由上下两部分组成，上部为一件55厘米青铜大口尊，铜尊口沿内侧有短柱，肩部焊有精美的龙形装饰；下部则为一呈跪姿、双手持物于身前的高60厘米铜人，整体再现了古蜀祭祀的隆重场景，折射出古蜀文明祭祀的精神世界，其形制的独特和装饰之繁缚国内罕见，在中国与世界均属首次发现，是一件国宝级文物。

“铜兽驮跪坐人顶尊铜像” 模拟拼接修复过程

“铜兽驮跪坐人顶尊铜像”出土原型

经初步研究判断后，四川省文物考古研究院与腾讯数字文化实验室、腾讯PCG ARC Lab组成联合团队，对两件文物的三维模型进行AI智能计算分析，提取神兽与人像接触面的几何特征信息，计算特征相似性得到拼接的匹配度数据指标，并进行整体受力分析，判断拼接组合的平衡性，进一步通过量化数据验证了两件器物的“合体”拼接可行性与合理的拼接方式。基于专业文献，结合三维技术对青铜文物进行研究性材质复原，使“兽托顶尊跪坐铜人像”在数字世界重现铸造之初的辉煌。这是今年3月，四川省考古院与腾讯签约开展《人机协同AI智能考古共创研发合作》后，联合项目组开展的首个试点文物模拟拼接工作。

在四川省考古院的文物考古专家指导下，腾讯技术团队试点性跑通“铜兽驮跪坐人顶尊铜像”的模拟拼接，并通过公开数据集验证有效性，逐步研发沉淀了AI辅助考古研究与文物修复的多个算法模型。

首先，模拟专家对文物的拼接思路和过程，利用图形学拼接算法，快速对多个文物碎片进行对比和拼接；第二是对文物裂缝和整体姿态进行算法分析，给文物专家提供裂缝修复依据和矫形参考，并实现整个过程可解释可交互，还能根据专家指定的裂缝关系来完成模拟矫形；第三是通过算法给专家提供模拟补全的结果，提供文物原貌的多种猜想参考；第四，项目组又进一步研究基于三维深度学习的多碎片拼接算法，支持有碎片缺失情况下的拼接计算。该算法已在模拟数据集上验证并达到行业领先水平。

“铜兽驮跪坐人顶尊铜像”展示了古蜀文明的辉煌灿烂和中华文明的多元一体，以及三星堆遗址高超的青铜设计和铸造技艺和古蜀人丰富的想象力和创造力。此外，跨坑成功拼对文物，证明了祭祀区域的几座祭祀坑的形成年代时期相近，对于明确各坑的考古学年代、祭祀区的布局及其性质、古蜀人祭祀形式等研究具有重大学术意义。

此外，腾讯技术团队还发挥智能计算优势辅助文物考古专家进行文物病害分析，根据文物的三维模型，利用几何学和物理引擎的 AI算法，便捷测量并计算分析文物的裂缝长度、各横截面几何半径数据、不同拼接位置的匹配度、整体姿态和受力情况等，在专家进行文物劣化病害分析与文物保护修复的时候，提供量化支撑依据，探索文物考古与计算机科学的交叉应用。

“文物，绝不是静止的古董，它是活着的历史。”四川省文物考古研究院院长唐飞表示，利用计算机视觉、AI技术突破传统保护修复手段的局限性，为文物的认知、保护、复原、研究、展现和传播提供更丰富的技术选择，为破解文物修复及挖掘其含有的价值找到新的突破口。

下一步，四川省考古院与腾讯的联合项目组还将开展AI辅助考古线绘图工具研发，进一步放大社会价值。经与四川省文物考古研究院专家研讨沟通，考古绘图行业人工依赖度高且绘图师不足，严重影响制约考古研究报告发布进度，是目前行业最急迫需解决的共性关键难点。腾讯技术团队调研评估，在有足够数据的基础上，开展AI辅助文物考古绘图的应用工具研发具备相当可行性，项目组下一步将会探索研发AI辅助绘制考古线图的算法模型。远期希望可以开发人机协同的AI辅助绘制考古线图应用工具。先期探索应用于一批三星堆出土文物的修复与考古绘图工作中，逐步向全行业开放并推广应用，提升我国文物考古研究的工作效率。