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周明全——北京師范大學教授

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周明全，男，陜西臨潼人,生于1954年11月，博士，教授，博士生導師。北京師范大學信息科學與技術學院院長，，教育部虛擬現實應用工程研究中心主任，北京師范大學虛擬現實與可視化技術研究中心主任。北京市文化遺產數字花保護重點實驗室主任。

教育及工作經歷：

1976年畢業于西北大學數學系，同年留校任教。

1981～1982年在南京大學學習。

1988年在西北大學計算機科學系獲得計算機軟件與理論碩士學位。

1993～1995年被公派赴法國留學。

社會兼職：

1、中國計算機學會理事。

2、中國中文信息學會理事。

3、中國計算機教育學會常務理事。

4、陜西省計算機學會副理事長。　　

5、教育部虛擬現實應用工程研究中心主任。

6、教育部計算機科學與技術委員會軟件工程教學指導委員會委員。

7、陜西省軟件工程研究中心主任。

用激情書寫奇跡———訪“2009年國家科技進步二等獎”得主周明全教授

周明全

支離的青花古瓷殘片靜自躺在操作臺上，天青色的蔓紋隱約勾起歲月的層層幕簾，泛漾的光澤娓娓吟哦著逝去的輝煌年代。只是，無可避免地，鋒利的殘緣劃開了迷人的思致，粗礪的茬口磨醒了沉醉的過往……不經意間，設備啟動。一道溫暖的激光掠過殘圮的瓷片，拂過斷缺的花紋，也安撫過累累的傷痕。生成的平面與三維數據匯進計算機，頃刻，殘片在屏幕上復現了。在一系列指令下，它們奇跡般地“活”了過來，根據形狀、紋理、色彩等匹配數據，找到了各自原來的位置，組成了一個立體架構，也“搭”出了這件青花的原始器型。然而，殘片構建的畢竟只能是局部，有的部分遺失了。就在望著這件“千瘡百孔”的文物興嘆時，奇跡再次出現了———屏幕上，缺損的部分在按原來的形狀生長，孔洞在愈合，裂縫在消弭，紋飾在延伸———幾分鐘后，一口青花八寶葵形碗在眼前復活了！近千年了，飽經滄桑的它穿越歷史的獵獵風塵，如仙女般翩然而至，神形中流淌著華美與驚喜。

這不是科幻，更不是夢境，只是一個人造的奇跡。這個奇跡，有一個名字：“文物虛擬修復和數字化保護技術的研究與應用”；有一個榮譽：“2009年國家科技進步二等獎”。關于這個奇跡，信息科學與技術學院院長周明全教授能向你說起的更多……成長于古都西安，漢唐遺風的熏陶使周明全對文物和古代文化有著天然的癡迷。走進他的辦公室，除了滿柜子的書和資料，還可以在各個角落發現秦磚漢瓦的蹤跡、唐彩宋瓷的殘片。端詳摩挲著這些心愛之物，他會如數家珍地告訴你，器物上古拙雋永的文字，瓷片上獨一無二的刻花……正是這份對文物的喜好和熱愛，給他帶來科研上的靈感與動力。

做“復原歷史的人”

研究古文物是興趣使然，而讓周明全真正投身文物虛擬修復和數字化保護的，則是若干年前的一場兵馬俑修復鑒定會。參會的周明全目睹了兵馬俑人工修復冗長煩瑣的全過程，他發現，運用人工手段修復不僅耗時費力，效率低下，還會對文物造成一定程度的損害。此刻，敏銳的他萌發了用信息技術進行文物復原，解決文物保護與修復實踐中的重大技術瓶頸的想法。這個念頭，為中國文物的復原、修復和仿制打開了新思路，為文化遺產的數字化保護開辟了新領域；而他，也因為這個念頭，不覺間成為了“復原歷史的人”。

推動人類文化遺產保護的科學化、現代化進程，是周明全長久以來的奮斗目標。他說，“ 文物虛擬修復和數字化保護技術的研究與應用”

項目，就是要利用計算機圖形學、圖象處理、虛擬現實等信息領域最新發展技術，結合傳統的文物保護與修復工作，形成文化遺產的科學保護理念和程序。

項目一開始便在技術上面臨著一系列挑戰———文物數字化、虛擬復原、虛擬場景、真實再現等都是需要突破的關鍵技術。

經過與項目團隊成員的共同努力，一重重障礙被突破，一道道難關被攻克了。

精美的文物殘片讓人驚嘆的同時，往往令人扼腕痛惜。項目團隊研制出了能夠對破損的二維古字畫、三維文物，乃至文物碎片進行虛擬修復、復原的“ 計算機輔助文物復原系統”，通過虛擬修復，我們就可以看到它們完整無缺時的萬端風貌。文物的虛擬修復對數據的采集要求很高，項目組還自主研制了適應文物三維色彩采集和紋理展示需要，便于實現高光文物紋理色彩信息真實再現的 “三維激光真彩掃描儀”（三維照相機）與配套軟件。

“數字博物館開發平臺”是項目的另一個重要研究方向。平臺采用基于WebService的四層分布式體系結構，應用XML描述虛擬數據源，以及基于圖象內容、三維模型的網絡檢索工具，實現了數據庫的高效、快速、安全使用。在具體使用中，和傳統的輸入文字和圖片檢索不同，使用者只需輸入一個器物的三維模型，便可檢索到與之相關的信息。這個開發平臺對博物館、信息科研，甚至影視制作都有著廣泛的實用價值。

目前，周明全和他的項目團隊的虛擬修復技術，已經在故宮博物院污損書畫虛擬修復、河南青銅器修復、兵馬俑的數字復原修復等一系列“實戰”中接受了檢驗，有效地輔助了文物的修復過程，受到多方的好評與肯定。“數字博物館開發平臺”也已在西北大學數字博物館建設中得到首次應用。

“居高聲自遠，非是藉秋風”。周明全和他的團隊取得的成果，引起了國際同行的關注。2011年，“第39屆計算機在考古中應用”國際會議，將在我校舉行。對這個首次在亞洲舉辦的會議，周明全心存期待。他坦言，希望有著多年研究經驗的國外同行們能夠帶來一些新的研究方向和靈感，也希望能從他們身上汲取更多的知識和創意。

好之者不如樂之者

科學進步需要不斷創新。周明全覺得創新的首要前提是“做自己感興趣的事”，其所謂“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”。“研究來自于對科學的興趣，對我所指導的學生來說，科研方向的個人興趣同樣重要。”

“每個研究生進來，我問他們的第一個問題就是‘你喜歡什么？’喜歡什么就讓他做什么，愛運動的可以研究計算機動作捕捉，愛歷史的可以研究文物修復”。主動發現同學的愛好，有的放矢地將科學研究與興趣結合，也是周明全的特長。一位同學的吉他彈得特別好，周明全就會對他說，“你給我譜個曲吧，把你的特長和興趣運用到研究中去”，結果這個學生做起了音樂檢索技術，成績相當不錯。在周明全教授的科研團隊里，有做三維發型軟件的，有做啟功漢字學習軟件的，也有做游戲軟件工具開發的……他將個體的研究興趣和科研工作結合，將計算機技術應用在了社會的多個領域，創新成果令人贊嘆！

周明全的學生們都說，老師是個頭腦特別靈活的人，他常常有很多的創意，思維之活躍，讓你常常跟不上。他是大家眼里的“通才”，愛好文學、喜歡歷史、會填詞作對子，甚至院系搞活動，他也會創作個節目。也正因為如此，他的研究項目涉足了考古、音樂、醫學、教育、認知等多個學科方向。

34年“進步路”

從大學畢業至今，周明全在34年的科研路上獲過的獎項不在少數。近些年來他主持獲得的省部級科技進步獎有14項之多。他得過“西安市科技進步一等獎 ”、“陜西省科技進步獎”、“教育部科技進步獎”，直至在今年1月11日的“2009年國家科學技術獎勵大會”上，捧得“國家科技進步二等獎 ”。他在科研道路上不斷攀登，獎項也在不斷“進升”。

盡管這次收獲了國家級的榮譽，周明全卻始終認為，“文物虛擬修復和數字化保護技術的研究與應用”成果是在北師大這片沃土中提升起來的。這不是一般的工科研究，涉及了考古學、歷史學、計算機圖形學、虛擬現實技術，文理工多學科交叉融合。獎項匯聚著學校在建設“綜合性、有特色、研究型世界知名高水平大學”進程中的巨大支持。

“科學研究沒有藩籬和界限”，作為一個工科學院的院長，周明全一直致力于如何更好地將現代的科學技術應用到文學、歷史、教育等傳統學科中。他堅信，現代的信息技術，應該滲透在科研、學習和生活的各個方面。“特別是在教學輔助領域，信息技術的可視化、高仿真以及可程序化的特點，對啟迪學生的學習興趣，提高學習效率會有很好的效果”。周明全又津津有味地聊起了他目前的研究重點：電子黑板——用三維手段演示動態過程，通過輸入數據讓學生自己構建三維模型，可以運用于多個學科的課堂教學；“啟功幫你學書法”——將中文信息處理引入漢語教學；還有信息化的手段引入災后心理障礙輔助治療系統研究……

在周明全眼中，北京師范大學有著傲人的文理基礎學科和豐厚的教育資源，是個得天獨厚的優秀平臺。他有信心在這個平臺上，再次書寫出專屬于北師大的信息學科建設的“奇跡”。

來源：北京師范大學校報 2010-01-22

文物數字化保護考古與文物保護的新途徑

經計算機輔助修復的兵馬俑頭像

一邊是信息時代的先進計算機技術，一邊是時間長河里磨損破碎的歷史文物。經過多年的嘗試，二者在科研人員的手中巧妙結合。這就是奇妙的“文物虛擬修復和數字化保護技術的研究與應用”。該技術為文物保護、考古、古人類學的研究開辟了新的途徑。在2009年度國家科學技術獎勵頒獎大會上，該技術獲得了國家科技進步二等獎。日前，記者采訪了發明者——北京師范大學的周明全教授。

文物快速獲得“新生”

很多參觀者不知道，兵馬俑出土時，絕大部分就已支離破碎，我們所看到的大都是文物修復師的勞動成果。30多年來，他們已經整理修復了1000多尊陶俑。這個數字聽起來不免讓人心生擔憂，因為據此推算，全部修復完兵馬俑至少需要100年。

當然這是在計算機輔助文物修復系統出現之前的事。借助于該系統，文物的修復效率可提高數十倍。通過三維掃描的方式，研究人員把碎片的外形曲線、以及斷裂面凹凸起伏的特征輸入計算機。然后計算機會以一塊較大的碎片為基礎，對采集到的其他碎片樣品逐一分析，直到找到吻合最完美的另一塊碎片。這樣不斷比較下去，當一個陶俑各個部位的所有碎片都被找齊后，一個完整的陶俑排列圖也就產生了。

不止于秦俑。幾片殘片經過掃描，幾分鐘后，電腦屏幕上就會“生長”出一只青花八寶葵形碗。同樣是經過掃描，一幅被油漆刷子“糟蹋”過的古代字畫在電腦里重獲新生。

文化傳承新型載體

在周明全的辦公室，除了滿是書籍的柜子，你還能看到部分唐彩宋瓷的殘片安靜地躺在暖氣旁。來自古都西安的周明全愛好文物，但這并不是他投身文物數字化事業的主因，“歷史的記錄，文化的傳承”，這份厚重的歷史使命才是裝在周明全心里的大事。推動人類文化遺產保護的科學化、現代化進程，是周明全長久以來的奮斗目標。

“老祖先給我們留下了如此多的文化遺產，都是前人智慧的結晶。理論上，不論我們怎么保護，隨著歲月的流逝，它們還是會損壞。”周明全說。例如某些周代石鼓上的銘文，在石頭上刻字是試圖流傳百世，但是從分別攝于上世紀二三十年代和五六十年代以及與現在的照片來看，歲月的痕跡不言自明。

“如果把文物的特性、形狀、歷史沿革統統保存下來，永遠流傳下去，這樣即使它不存在了，后人還是看得到，而不是像現代人那樣，只能抱著化石想象著恐龍的模樣。”周明全說，不論是可移動還是不可移動的文物，都可以數字化展現，比如鐘鼓樓、大小雁塔，形狀、環境皆可復原，非物質文化遺產同樣也可被數字化后記錄下來。

周明全說：“每個時代都有自己的特征，基于這個時代的科技就是這個時代的最好特征，也是傳承文化的最好載體。青銅時代，用青銅作為藝術的載體，石器時代是石器，鐵器時代亦如此。當今是信息時代，數字技術就是文化傳承的載體。”

開創文物保護新途徑

“這是對考古、博物館、文物保護行業傳統方法的一次革命。”有人這樣評價周明全的工作。他帶領的科研團隊多年來致力用計算機新技術解決文化遺產的數字化保存、修復、展示中的問題，將計算機信息科學的前沿研究成果創新性地應用于文物保護的主要過程，建立了一套數字化文化遺產保護方法，開拓了計算機應用新領域，為文化遺產的保存、保護和展現提供了新的技術手段。

“文物虛擬修復和數字化保護技術的研究與應用”項目，就是利用計算機圖形學、圖像處理、虛擬現實等信息領域最新發展技術，結合傳統的文物保護與修復工作，形成文化遺產的科學保護理念和程序。

目前，周明全與其項目團隊的虛擬修復技術，已經在故宮博物院污損書畫虛擬修復、河南青銅器修復、兵馬俑的數字復原修復等一系列“實戰”中接受了檢驗，有效地輔助了文物的修復過程。

來源：《科技日報》2010-04-20

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