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周明全——北京师范大学教授

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周明全，男，陕西临潼人,生于1954年11月，博士，教授，博士生导师。北京师范大学信息科学与技术学院院长，，教育部虚拟现实应用工程研究中心主任，北京师范大学虚拟现实与可视化技术研究中心主任。北京市文化遗产数字花保护重点实验室主任。

教育及工作经历：

1976年毕业于西北大学数学系，同年留校任教。

1981～1982年在南京大学学习。

1988年在西北大学计算机科学系获得计算机软件与理论硕士学位。

1993～1995年被公派赴法国留学。

社会兼职：

1、中国计算机学会理事。

2、中国中文信息学会理事。

3、中国计算机教育学会常务理事。

4、陕西省计算机学会副理事长。　　

5、教育部虚拟现实应用工程研究中心主任。

6、教育部计算机科学与技术委员会软件工程教学指导委员会委员。

7、陕西省软件工程研究中心主任。

用激情书写奇迹———访“2009年国家科技进步二等奖”得主周明全教授

周明全

支离的青花古瓷残片静自躺在操作台上，天青色的蔓纹隐约勾起岁月的层层幕帘，泛漾的光泽娓娓吟哦着逝去的辉煌年代。只是，无可避免地，锋利的残缘划开了迷人的思致，粗砺的茬口磨醒了沉醉的过往……不经意间，设备启动。一道温暖的激光掠过残圮的瓷片，拂过断缺的花纹，也安抚过累累的伤痕。生成的平面与三维数据汇进计算机，顷刻，残片在屏幕上复现了。在一系列指令下，它们奇迹般地“活”了过来，根据形状、纹理、色彩等匹配数据，找到了各自原来的位置，组成了一个立体架构，也“搭”出了这件青花的原始器型。然而，残片构建的毕竟只能是局部，有的部分遗失了。就在望着这件“千疮百孔”的文物兴叹时，奇迹再次出现了———屏幕上，缺损的部分在按原来的形状生长，孔洞在愈合，裂缝在消弭，纹饰在延伸———几分钟后，一口青花八宝葵形碗在眼前复活了！近千年了，饱经沧桑的它穿越历史的猎猎风尘，如仙女般翩然而至，神形中流淌着华美与惊喜。

这不是科幻，更不是梦境，只是一个人造的奇迹。这个奇迹，有一个名字：“文物虚拟修复和数字化保护技术的研究与应用”；有一个荣誉：“2009年国家科技进步二等奖”。关于这个奇迹，信息科学与技术学院院长周明全教授能向你说起的更多……成长于古都西安，汉唐遗风的熏陶使周明全对文物和古代文化有着天然的痴迷。走进他的办公室，除了满柜子的书和资料，还可以在各个角落发现秦砖汉瓦的踪迹、唐彩宋瓷的残片。端详摩挲着这些心爱之物，他会如数家珍地告诉你，器物上古拙隽永的文字，瓷片上独一无二的刻花……正是这份对文物的喜好和热爱，给他带来科研上的灵感与动力。

做“复原历史的人”

研究古文物是兴趣使然，而让周明全真正投身文物虚拟修复和数字化保护的，则是若干年前的一场兵马俑修复鉴定会。参会的周明全目睹了兵马俑人工修复冗长烦琐的全过程，他发现，运用人工手段修复不仅耗时费力，效率低下，还会对文物造成一定程度的损害。此刻，敏锐的他萌发了用信息技术进行文物复原，解决文物保护与修复实践中的重大技术瓶颈的想法。这个念头，为中国文物的复原、修复和仿制打开了新思路，为文化遗产的数字化保护开辟了新领域；而他，也因为这个念头，不觉间成为了“复原历史的人”。

推动人类文化遗产保护的科学化、现代化进程，是周明全长久以来的奋斗目标。他说，“ 文物虚拟修复和数字化保护技术的研究与应用”

项目，就是要利用计算机图形学、图象处理、虚拟现实等信息领域最新发展技术，结合传统的文物保护与修复工作，形成文化遗产的科学保护理念和程序。

项目一开始便在技术上面临着一系列挑战———文物数字化、虚拟复原、虚拟场景、真实再现等都是需要突破的关键技术。

经过与项目团队成员的共同努力，一重重障碍被突破，一道道难关被攻克了。

精美的文物残片让人惊叹的同时，往往令人扼腕痛惜。项目团队研制出了能够对破损的二维古字画、三维文物，乃至文物碎片进行虚拟修复、复原的“ 计算机辅助文物复原系统”，通过虚拟修复，我们就可以看到它们完整无缺时的万端风貌。文物的虚拟修复对数据的采集要求很高，项目组还自主研制了适应文物三维色彩采集和纹理展示需要，便于实现高光文物纹理色彩信息真实再现的 “三维激光真彩扫描仪”（三维照相机）与配套软件。

“数字博物馆开发平台”是项目的另一个重要研究方向。平台采用基于WebService的四层分布式体系结构，应用XML描述虚拟数据源，以及基于图象内容、三维模型的网络检索工具，实现了数据库的高效、快速、安全使用。在具体使用中，和传统的输入文字和图片检索不同，使用者只需输入一个器物的三维模型，便可检索到与之相关的信息。这个开发平台对博物馆、信息科研，甚至影视制作都有着广泛的实用价值。

目前，周明全和他的项目团队的虚拟修复技术，已经在故宫博物院污损书画虚拟修复、河南青铜器修复、兵马俑的数字复原修复等一系列“实战”中接受了检验，有效地辅助了文物的修复过程，受到多方的好评与肯定。“数字博物馆开发平台”也已在西北大学数字博物馆建设中得到首次应用。

“居高声自远，非是藉秋风”。周明全和他的团队取得的成果，引起了国际同行的关注。2011年，“第39届计算机在考古中应用”国际会议，将在我校举行。对这个首次在亚洲举办的会议，周明全心存期待。他坦言，希望有着多年研究经验的国外同行们能够带来一些新的研究方向和灵感，也希望能从他们身上汲取更多的知识和创意。

好之者不如乐之者

科学进步需要不断创新。周明全觉得创新的首要前提是“做自己感兴趣的事”，其所谓“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。“研究来自于对科学的兴趣，对我所指导的学生来说，科研方向的个人兴趣同样重要。”

“每个研究生进来，我问他们的第一个问题就是‘你喜欢什么？’喜欢什么就让他做什么，爱运动的可以研究计算机动作捕捉，爱历史的可以研究文物修复”。主动发现同学的爱好，有的放矢地将科学研究与兴趣结合，也是周明全的特长。一位同学的吉他弹得特别好，周明全就会对他说，“你给我谱个曲吧，把你的特长和兴趣运用到研究中去”，结果这个学生做起了音乐检索技术，成绩相当不错。在周明全教授的科研团队里，有做三维发型软件的，有做启功汉字学习软件的，也有做游戏软件工具开发的……他将个体的研究兴趣和科研工作结合，将计算机技术应用在了社会的多个领域，创新成果令人赞叹！

周明全的学生们都说，老师是个头脑特别灵活的人，他常常有很多的创意，思维之活跃，让你常常跟不上。他是大家眼里的“通才”，爱好文学、喜欢历史、会填词作对子，甚至院系搞活动，他也会创作个节目。也正因为如此，他的研究项目涉足了考古、音乐、医学、教育、认知等多个学科方向。

34年“进步路”

从大学毕业至今，周明全在34年的科研路上获过的奖项不在少数。近些年来他主持获得的省部级科技进步奖有14项之多。他得过“西安市科技进步一等奖 ”、“陕西省科技进步奖”、“教育部科技进步奖”，直至在今年1月11日的“2009年国家科学技术奖励大会”上，捧得“国家科技进步二等奖 ”。他在科研道路上不断攀登，奖项也在不断“进升”。

尽管这次收获了国家级的荣誉，周明全却始终认为，“文物虚拟修复和数字化保护技术的研究与应用”成果是在北师大这片沃土中提升起来的。这不是一般的工科研究，涉及了考古学、历史学、计算机图形学、虚拟现实技术，文理工多学科交叉融合。奖项汇聚着学校在建设“综合性、有特色、研究型世界知名高水平大学”进程中的巨大支持。

“科学研究没有藩篱和界限”，作为一个工科学院的院长，周明全一直致力于如何更好地将现代的科学技术应用到文学、历史、教育等传统学科中。他坚信，现代的信息技术，应该渗透在科研、学习和生活的各个方面。“特别是在教学辅助领域，信息技术的可视化、高仿真以及可程序化的特点，对启迪学生的学习兴趣，提高学习效率会有很好的效果”。周明全又津津有味地聊起了他目前的研究重点：电子黑板——用三维手段演示动态过程，通过输入数据让学生自己构建三维模型，可以运用于多个学科的课堂教学；“启功帮你学书法”——将中文信息处理引入汉语教学；还有信息化的手段引入灾后心理障碍辅助治疗系统研究……

在周明全眼中，北京师范大学有着傲人的文理基础学科和丰厚的教育资源，是个得天独厚的优秀平台。他有信心在这个平台上，再次书写出专属于北师大的信息学科建设的“奇迹”。

来源：北京师范大学校报 2010-01-22

文物数字化保护考古与文物保护的新途径

经计算机辅助修复的兵马俑头像

一边是信息时代的先进计算机技术，一边是时间长河里磨损破碎的历史文物。经过多年的尝试，二者在科研人员的手中巧妙结合。这就是奇妙的“文物虚拟修复和数字化保护技术的研究与应用”。该技术为文物保护、考古、古人类学的研究开辟了新的途径。在2009年度国家科学技术奖励颁奖大会上，该技术获得了国家科技进步二等奖。日前，记者采访了发明者——北京师范大学的周明全教授。

文物快速获得“新生”

很多参观者不知道，兵马俑出土时，绝大部分就已支离破碎，我们所看到的大都是文物修复师的劳动成果。30多年来，他们已经整理修复了1000多尊陶俑。这个数字听起来不免让人心生担忧，因为据此推算，全部修复完兵马俑至少需要100年。

当然这是在计算机辅助文物修复系统出现之前的事。借助于该系统，文物的修复效率可提高数十倍。通过三维扫描的方式，研究人员把碎片的外形曲线、以及断裂面凹凸起伏的特征输入计算机。然后计算机会以一块较大的碎片为基础，对采集到的其他碎片样品逐一分析，直到找到吻合最完美的另一块碎片。这样不断比较下去，当一个陶俑各个部位的所有碎片都被找齐后，一个完整的陶俑排列图也就产生了。

不止于秦俑。几片残片经过扫描，几分钟后，电脑屏幕上就会“生长”出一只青花八宝葵形碗。同样是经过扫描，一幅被油漆刷子“糟蹋”过的古代字画在电脑里重获新生。

文化传承新型载体

在周明全的办公室，除了满是书籍的柜子，你还能看到部分唐彩宋瓷的残片安静地躺在暖气旁。来自古都西安的周明全爱好文物，但这并不是他投身文物数字化事业的主因，“历史的记录，文化的传承”，这份厚重的历史使命才是装在周明全心里的大事。推动人类文化遗产保护的科学化、现代化进程，是周明全长久以来的奋斗目标。

“老祖先给我们留下了如此多的文化遗产，都是前人智慧的结晶。理论上，不论我们怎么保护，随着岁月的流逝，它们还是会损坏。”周明全说。例如某些周代石鼓上的铭文，在石头上刻字是试图流传百世，但是从分别摄于上世纪二三十年代和五六十年代以及与现在的照片来看，岁月的痕迹不言自明。

“如果把文物的特性、形状、历史沿革统统保存下来，永远流传下去，这样即使它不存在了，后人还是看得到，而不是像现代人那样，只能抱着化石想象着恐龙的模样。”周明全说，不论是可移动还是不可移动的文物，都可以数字化展现，比如钟鼓楼、大小雁塔，形状、环境皆可复原，非物质文化遗产同样也可被数字化后记录下来。

周明全说：“每个时代都有自己的特征，基于这个时代的科技就是这个时代的最好特征，也是传承文化的最好载体。青铜时代，用青铜作为艺术的载体，石器时代是石器，铁器时代亦如此。当今是信息时代，数字技术就是文化传承的载体。”

开创文物保护新途径

“这是对考古、博物馆、文物保护行业传统方法的一次革命。”有人这样评价周明全的工作。他带领的科研团队多年来致力用计算机新技术解决文化遗产的数字化保存、修复、展示中的问题，将计算机信息科学的前沿研究成果创新性地应用于文物保护的主要过程，建立了一套数字化文化遗产保护方法，开拓了计算机应用新领域，为文化遗产的保存、保护和展现提供了新的技术手段。

“文物虚拟修复和数字化保护技术的研究与应用”项目，就是利用计算机图形学、图像处理、虚拟现实等信息领域最新发展技术，结合传统的文物保护与修复工作，形成文化遗产的科学保护理念和程序。

目前，周明全与其项目团队的虚拟修复技术，已经在故宫博物院污损书画虚拟修复、河南青铜器修复、兵马俑的数字复原修复等一系列“实战”中接受了检验，有效地辅助了文物的修复过程。

来源：《科技日报》2010-04-20

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