文／曹宁
支离的青花古瓷残片静静地躺在操作台上，天青色的蔓纹隐约勾起岁月的层层幕帘，泛漾的光泽娓娓吟叹着逝去的辉煌年代。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”，该成果获得2009年度国家科技进步二等奖。
关于这个奇迹，北京师范大学信息科学与技术学院院长周明全教授能向你说起得更多……
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。
收获留学
1993～1995年，周明全被公派到法国留学，学习图像处理技术，开展医学图像处理方面的研究。在IEEE生物医学工程协会副主席、著名计算机科学家J.L.Coatriex教授的指导下，他取得了3项主要的研究成果：脑图像的交互式分割系统、立体脑造影的可视化、数学形态学及在三维医学图像上的应用,发表了相关的多篇研究论文。他出色的研究工作受到法方同行高度的评价与赞扬。
回想那段留学岁月，周明全说：“出国留学，对中国普通的知识分子，这是一件大事。身在国内，处在日常的工作和生活中，总有这样那样的不满意，总想走出去，看一看外面的世界有多精彩？出国在外，想得最多的却是祖国，那对黄土地的思念真是剪不断，理还乱；一张《人民日报·海外版》，大家争相传阅；每周一期的《神州学人·电子版》，上网时总念念不忘地去看看；周末，几个陕西老乡凑一起，炖一锅羊肉，烙几个烧饼，羊肉泡馍‘喋’得有滋有味。从那来自东方的信息中，我们看到了祖国的变化，听到了母亲的呼唤。虽然身在他乡，留学人员和祖国的脉搏一起跳动，只有这时，方能更深刻地体会到祖国概念的具体与实在。”
在国外，周明全看到了差距，正是这种差距促使他希望在自己的国家作出贡献。回国后，在西北大学，他在三维医学、法学面貌复原、三维石油地质勘探方面取得了一些成果，建起了可视化技术研究所……他的科研成果被陕西省评为高新产业项目，被授予“陕西省优秀留学回国人员”的称号。
利用数字技术修复文物。
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。
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，以及基于图像内容、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，将在北京师范大学举行。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。”
“每个研究生考进来，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。
利用数字技术修复文物。
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。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”……2010年1月，在“2009年国家科学技术奖励大会”上，他捧得“国家科技进步二等奖”。
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，北京师范大学有着丰厚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，再次书写出信息学科建设的“奇迹”。
周明全，北京师范大学信息科学与技术学院院长、教授、博士生导师，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。
长期以来从事计算机可视化技术、软件工程、中文信息处理等重要领域的基础理论及其应用工程的创新性研究。他主持和完成国家“九五”科技攻关、“863计划”、国家自然科学基金等重要科研项目，针对三维可视化的难点技术，取得突破性的进展，多项创造性成果产生了显著的社会经济效益。曾获国家科技进步二等奖，教育部科技进步奖二等奖3项，陕西省科技进步二等奖5项、三等奖2项，西安市科技进步一等奖2项。被陕西省政府授予“陕西省优秀留学回国人员”称号，被评为“陕西省有突出贡献的专家”。
目前主要研究三维医学可视化技术、文化遗产的数字化保护技术，在国内外计算机核心期刊上发表学术论文100余篇，合作编写专著3部，译著1部。
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