遺物の３次元デジタルデータ
保存と復元システム
河嶋 壽 一中村 幸 司

●

●

矢野
藤田

文規2)・山根
周平2)・平田琢博2)・篠田潤一]）・
健太郎2）●●キーワードデジタルデータ(digitaldata),測定 (measurement),復元(restoration),遺物(relics),
製作(make),機械加工(machine), 数 値 制 御 ( N C ) , 金 具 ( m e t a l f i t t i n g ) , 瓦 ( t i l e ) ,菩薩(Bodhisattva),貨幣(coin)

1．緒言

本研究では，遺物の３次元デジタルデータ保存と復元システムの構築のために，対象物として，龍谷大学学術

遺跡から出土する遺物の多くは損傷した状態で現れる。

情報センター蔵の唐草紋様青銅製金具（龍谷大学：2002)，

これらは保存や展示のために，元来の形状に復元するこ

単弁蓮華文軒丸瓦，菩薩像頭部（龍谷大学:２001),おとが必要となる場合がある。従来，復元作業は熟練したよび大阪造幣局で販売されていた富本銭のレプリカを取専門家により行われてきたが，一般的には難しい作業でり上げた。これらについて，３次元形状の測定とデジタあり，遺物をさらに損傷する可能性も高かった。また，

ルデータの保存，３次元デジタルデータを用いた形状の遺物の保存状態にもよるが，遺物の状態はさらに劣化し復元,NC(NumericalControl:数値制御）工作機械ていくものと思われる。一方，昨今のコンピュータ技術と樹脂造形機での復元品の製作という一連の工程を行うの進歩により，工学分野では，製品の３次元形状を非接ことにより，古代遺物の復元品や複製品の製作工程にお触で測定し（望月:2001),３次元のデジタルデータをいて，人手による作業が最低限で可能なシステムを構築活用した設計・解析によって，新製品の試作・加工を行することを目的とした。

う，いわゆるリバースエンジニアリングが実用化されつ

唐草紋様青銅製金具においては，復元作業の具体的なつある（日経ものづくり:2004)｡これらの技術は文化

手順を短時間で把握することを目的に，３次元形状の高財分野にも適用され，遺物の３次元形状を計測して（佐さ方向の情報を白黒の濃淡に置き換えた２次元のグレー

藤ら:2001,金谷ら:2002),３次元のデジタルデータ

スケールデータを活用して，復元の作業性と精度についとして保存する（塚本ら：2002)，いわゆるデジタルアーて検討した。単弁蓮華文軒丸瓦においては樹脂材料を用カイブが活発に行われるようになった（池内ら:2002)。

いて復元品を製作し，菩薩像頭部においては樹脂造形とさらに，遺物形状の差異の解析や（今津ら鷺2002),復ともに切削加工にて複雑な立体形状の復元品の製作を行っ

元の試み（渡辺ら:2002)も行われているが，実際の復た。富本銭のレプリカにおいては，形状測定方法として，

元作業性や復元品製作の実現性などについては，あまり最近の非接触式の作業性と精度を，旧来の接触式と比較触れられていない。

検討した。また，復元品を非損傷品の複製品と比較して，')龍谷大学理工学部機械システムエ学科〒520-2194大津市瀬田大江町横谷1-52)元龍谷大学理工学部機械システムエ学科〒520-2194大津市瀬田大江町横谷1-5
4９

復元精度について検討した。なお，全ての対象物につい状スキャン機能を用いて，金具の３次元形状を接て，形状の対称性を考盧した復元を試みた。

触式センサーで測定する。
（２）測定したデータを，３次元デジタルデータを取り

2．唐草紋様青銅製金具

扱う際に一般的なSTL形式で保存する。また，物体の凹凸を白黒の濃淡で２次元的に表すために，

2.1対象物龍谷大学大谷探検隊（小田義久:2001)によって発掘

グレースケールのBMP形式でも保存する。

された唐草紋様青銅製金具を写真ｌに示す。これは，鍍

(３）（２）で保存したグレースケールデータを

金痕跡のない青銅製金具で，大きさは5.8 6.0cmであPhotoshop(Adobe社製の画像編集ソフト）にる。製作年代は７〜８世紀頃で，出土場所はトルファンて修復する。この作業により，金具の復元可能性

盆地である。銅薄板の金具で，固定用に小さな穴が８箇

や復元すべき箇所，手順仕上がり形状などを確所（うち1箇所は破損）あり，方形の穴を中心として周認する。
(４）（３）で作成したグレースケールデータを囲に上下左右対称の唐草紋様が打出されている。

MaquetteVolume(TeChsoft社製の機械加工ソ
2.2実験方法フト）にて３次元データに変換した後,STL形

2.2.1全体の流れ式で保存する。その後，測定・加工機械でケミカ

ルウッドを切削加工し，復元品①を製作する

図ｌには本システムにおける測定・復元手順の流れを示す｡３次元デジタルデータを直接取り扱う前に，グレー
スケールデータによる復元手順を求めた。得られた手順に従い，３次元データによる復元を行った。さらに，復元品を多数製作するために，復元品の鋳型を製作した。
グレースケールデータによる復元品①，３次元データによる復元品②にはケミカルウッド（木の微粉末を樹脂で固めたもの）を用い，鋳型による復元品③にはシリコン
ラバーを用いた。
以下に記す詳細手順で，金具の３次元デジタルデータ
を，測定・保存・復元し，復元品を製作した。

写真１唐草紋様青銅製金貝（１）測定・加工機械(Roland社製MDX-1５)の形

Photo.1Bronzeﬁttingofarabesquepattern|ʻ鯛綱匡,Ｉ
３次元形状測定(接触式センサー）

レ
1

ʼ

レ
1

Ｊ誌修復」

形状データ修復
２次元､グレースケール
レ1ʼ

復元品製作①
ケミカルウッド

形状データ修復
３次元|匠義

復元品製作②
ケミカルウッド崎
明｜輔

復元品製作③
シリコンラバー

図１金具の測定・復元手順の流れ
Fig.１Flowofmeasurement/restorationprocedureofbronzefitting

5０

１

復元品鋳型
ワックス

１

（５）また，（２）で保存した３次元データを作業に戻る。

Rhinoceros(RobertMcNeel&Associates社製④③で製作した鋳型にシリコンラバーを押し込み，の３次元コンピュータグラフィックソフト）にて数時間放置した後，鋳型から取り出し，復元品

修復し,STL形式で保存する。その後，③を製作する。

MaquetteVolumeにて,STL形式の鋳型データを作成する。
(６）（５）で作成した３次元データを測定・加工機械
で切削加工し，ケミカルウッドの復元品②とモデ
リングワックスの鋳型を製作する。

２３結果および考察
２．３．１３次元形状測定結果
金具を0.1mmのピッチで測定した３次元デジタルデー
タを図２に示す。上方左部に大きなデータの欠落がある。

(７）（６）で製作した鋳型にシリコンラバーを押し込

これは，この部分が損傷しており，測定時に更に損傷をみ，数時間放置した後，鋳型から取り出し，復元受けることを防ぐゞために，厚紙で保護した上を測定した品③を製作する。

ことによりできたものである。
３次元データはSTL形式で,２次元データであるグ

2.2.2復元手順
データの種類に対応して，具体的な復元手順を以下に示す。

レースケールデータはBMP形式に変換して保存した。
2.3.2形状データの復元
図３中の丸印で示すように，測定データ上で検討する(１)グレースケールデータによる復元手順①復元すべき箇所とその復元可能性について検討する。
②①において決定した箇所の形状を復元していく。
③平面に垂直方向での凹凸変数を表す白黒の濃淡レベルを，適切な値に調整する。
④③で得られたグレースケールデータを３次元データに変換する。この際に，プレビュー画面で仕上がり形状を確認しながら，凹凸変換係数を調整する。
⑤測定・加工機械により復元品①を製作する。製

凶２金具の形状測定結果
Fig.２Shapemeasurementresultofbronzefitting

作後，復元箇所および全体の形状を再度検討し，不備が認められた場合は，その内容により前の作業に戻る。

蕊（２）３次元データによる復元手順①グレースケールデータによる復元時に得た復元手順に基づいて，３次元形状を復元していく。
②①の復元データに基づいて，その鋳型データを作成する。
③①②で作成した３次元データを用いて，復元品
１」②と鋳型を測定・加工機械により製作する。製作後，復元箇所および全体の形状を再度検討し，不備が認められた場合は，その内容により前の図３金具の復元箇所
Fig.３Restorationportionsofbronzefitting

５
１

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(１)

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醒翰露瞠躍醗

難韓鍵謹串騨溌蕊瀧鶴議蕊驚蕊議蕊謡

→
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(２）

図４金具の復元手順(１)（１）２次元データ（２）３次元データ
Fig.４Restorationprocedureofbronzefitting(１)(１)２-dimensionaldata

必要があると考えられる項目は以下の３点であ(２)３-dimensionaldata

暮
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静￥息

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■
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る
「

①上方中央，中央左部，下方左部，下方右部にあるべき角（つの）が損傷している。
②下方左部，下方中央，下方右部に固定用

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もに測定されたためと考えられる。

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､:…配

ｆｊｒ蝉凸凸

金具を固定した台座の表面が，金具とと

…

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識
．

診

の穴があいていない。これは，測定時に

可

１
Ｍ
靭
鞍

(１

③上方左部に大きなデータの欠落がある。
これは，前述のように，測定時に更に損傷を受けることを防ぐ．ために，厚紙で保護した上を測定したことによりできたも
のである。

→

金具は方形の穴を中心として，周囲に上下左右対称の文様を有していたと考えられる。今回の測定結果では，金具の中央から下半分におい
ｒワリ
、
ど
ノ

ては，ほぼ元来の形としての左右対称の形状デー
ｌｘ１５金具の復元手順（２）

タが取れていると考えられることから，上下対称性を考慮して復元を試みた。すなわち，中央から下半分の損傷した箇所をまず図４のように復元した。次にこれをコピーして上部に反転し，
5２

謡
祷
瀞

(１)２次元データ(２)３次元データ
Fig．５Restorationprocedureofbronzefitting(２)(１)２-dimensionaldata(２)３-dimensionaldata図６角（つの）の復元用データ
Fig．６Dataforrestorationofahorn

写真２金具の復元品①
Restorationarticleofbronzeﬁtting １〕

Photo.２

図５のように元の下半分と結合した後に，さらに全体とI聯歩"::J鐸蕊&しての損傷箇所を復元することを試みた。
２次元および３次元の形状データにおいて，その復元手順の詳細を以下に示す。
①図６に示す中央右部の角（つの）をコピーする。
これを図４中の丸印で示す復元部分に移動し，位置と角度を微調整して，周囲の形状になじませる。
また，固定用の穴があいていない箇所については，
写其３金具の復元品②

測定誤差と考えて，補正用の穴をあける。

Photo.３Restorationarticleofbronzefitting(2②復元した下半分全体を選択し，図５のように上半分を反転コピーで作成した後に結合する。結合す

加工の後，仕上げ加工を行った。荒加工では約３．５時間，る際には，垂直方向の高さに注意を払いながら微仕上げ加工では約３時間かかり，合計で約６．５時間かかっ調整を行う。

た。得られた復元品①を写真２に示す。

③図５中の丸印のように，損傷している角（つの）の復元を行う。
④２次元のグレースケールデータでは全体的な白黒の濃淡を調整して，高さを設定する。

（２）３次元データによる復元品②の製作
２．３．２節で得られた３次元データによる復元データに基づいて，先端半径0.5mmのスクエアエンドミルを用いて，荒加工の後，仕上げ加工を行った。荒加'二では約6.5時間，仕上げ加工では約３時間かかり，合計で約９．５

2.3.3復元品の製作時間かかった。得られた復元品②を写真３に示す。

(１)グレースケールデータによる復元品①の製作（３）鋳型の製作

２．３．２節で得られたグレースケールデータによる復元

２．３．２節で得られた３次元データによる復元データにデータを用いて，実際に手にとることができる復元品①

基づいて，鏡像変換さらには凹凸反転変換して鋳型デーを製作した。これによりコンピュータ画面上だけではわタを作成し，写真４に示すように，モデリングワックス

かりにくい復元状態を確認することができ，また新たなを切削加工して鋳型を製作した。

復元に対する手順を再検討することが可能になる。なお，（４）シリコンラバーの復元品③の製作

グレースケールデータでは形状の左右対称性を考慮して，

上記（３）で製作した鋳型にシリコンラバーを押し込

左半分を右半分に反転コピーすることにより，全体的なみ，数時間放傲した後，鋳型から取り出し，復元品③を白黒の濃淡を調整しやすくした。

製作した。得られたシリコンラバーの復元品③を写真５

先端半径0.5mmのスクエアエンドミルを用いて，荒

に示す。
5３

写真５金具の復元品⑧
Photo.５Restorationarticleofbronzefitting

写真４金具復元品の鋳型
Photo.４Moldforrestorationarticleofbronzefitting

2.3.4復元方法の比較
２次元グレースケールデータでの復元は，３次元データで復元を行うための予備試験として行ったが，結果から見て，比較的よく復元できたと考えられる。２次元グレースケールデータは３次元
データと比べて，とくに作業性で優れている点も騨
議
灘 鐘熱懲爵織議(、あり，これらの点に着目して比較検討する。
復元品における角（つの）の細部形状の比較を

▲

ノ

"

１

１

（

２

）

写真６角（つの）の細部形状の比較(１)２次元データ(２)３次元データ
Ｐｈｏｔｏ'.６Comparisonofdetailedshapeofhorn

写真６に示したが，３次元復元データを用いたほ(１)２-dimensionaldata(２)３-dimensionaldata

うが２次元グレースケール復元データを用いたよりも滑らかに仕上がっている。これは，３次元復元デー

る。このデータ量の大きさは復元作業と計算処理時間にタを用いた製作では，測定されたままのデータを用いて影響を及ぼし，グレースケールデータにおいては容易にいるため，元の滑らかな形状を維持しているのに対し，できた作業と計算処理が，３次元データでは一日以上か

２次元グレースケール復元データは３次元データでの高かる原因の一つとなった。なお，作業と計算処理時間のさを２５６段階のグレー階調に置き換えているためである。

差異としては，３次元データを処理したRhinocerosは復元品の粗加工時間は，復元品①では復元品②の約半曲面データの処理には適しているが，ポリゴンデータの分であった。前述のように，グレースケール化によって処理には必ずしも適していないことや，コンピュータの

高さ方向のデータ間隔か粗くなり，粗加工における高さ

メモリ不足なども考えられる。

方向の切込み量が大きく設定された結果として，復元品

以上より，３次元データはデータ量が大きく処理に時①での粗加工時間が短縮されたと考えられる。なお，仕間がかかるが，対象物を正確に再現することが可能であ上げ加工では切削条件は同等に設定され，加工時間の差

り，一方，グレースケールデータは対象物における正確は小さかった。

性では劣るが，データ量が小さく処理時間が短いという３次元データにおけるSTL形式のデータ量は31,000kBで,２次元グレースケールデータの1,150kBと比べて非常に大きい。これは３次元データでは形状をポリゴンメッシュにより管理しているためである。ポリ特徴がある。

３．単弁蓮華文軒丸瓦
3.1対象物

ゴンメッシュとは，３角形のX,Y,Z座標値を記録し龍谷大学学術情報センター蔵の単弁蓮華文軒丸瓦を写たもので，これが集まってオブジェクトを形成している。

真７に示す。材料は粘土，寸法は直径約１７cm,出土と金具におけるポリゴンメッシュ数は約１９０万に及んでい年代は不明である。半球状の中房を中心に，６つの単弁

5４

〆〆一再で言EEFFSSSE！

写真７単弁蓮華文軒丸凡
Photo.７Roundeavetileofsimplelotuspetaldesign）

IxI8瓦の形状測定結果と復元箇所
Fig.８

Shapemeasurementresultandrestoration
portionofeavetile

３次元形状測定(光学式非接触）(３）（２）で作成した３次元データを熱溶解積層方式↓の樹脂造形機(Stratasys社製Dimension)で

形状データ修復
3次 元

製作する。

し
j
復元品製作
ABS樹脂
図７瓦の測定・復元手順の流れ
Fig.７FIowofmeasurement/restoration
procedureofeavetile

3.3結果および考察
３．３．１３次元形状測定結果
ATOSで測定した３次元デジタルデータを図８に示す。表，裏および側面からのデータを合成して得られたもので，上部の損傷状態も測定されている。

が配置され，その間には櫻状の間弁が入れられている。

STL形式のデータ量が22,450kBと大きいため，周りに配している珠文の一部と上部の瓦当部が欠損してATOSでのメッシュの間引き機能を用いて6,000kBにいるが，前面については円周方向で６つの単弁に対応し減らし，形状の精度を損なわない範囲で，効率良く復元

た対称形状と見なせることから，復元は可能であると判作業を行えるようにした。

断した。

3.3.2形状データの復元
3.2実験方法

瓦の前面は円周方|句で６つの単弁に対応した対称形状

本システムの流れを図７に示す。本章においては，光を有していると兇なせるが，図８の形状測定結果では，

学式非接触３次元形状測定機により形状を測定し，３次下半分においてほぼ元来の形としての左右対称の形状デー

元データを復元後，樹脂造形機で復元品を製作した。

タが取れていると考えられる。ここでは，瓦の前面形状

以下の詳細手順で，瓦の３次元デジタルデータを測定・のみに着目して，上下対称性を考慮して復元を試みた。

復元・保存し，復元品を製作した。

すなわち，図８中の曲線で囲った損傷している箇所を，(１)光学式非接触３次元形状測定機(GOM社製

下記の手ll頂で図９に示すように復元した。

ATOS)を用いて，瓦の３次元形状を測定し,３次元デジタルデータをSTL形式で保存する。

①

損傷が少ない下半分の領域のデータを活用することとし,I叉１９①に示すように，瓦の下半分のデー（２）３次元データをRhinocerosにて修復し,STL

タを選択する。

形式で保存する。瓦形状の対称性を港盧して，損傷していない部分のデータをコピーして損傷部に②

下､f分のデータをコピーして上下反転する。

貼り付けることで復元した。

③

上下のデータを結合する。
5５

②

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IxI９瓦の復元下順
Fig.９RGstorationprocedureofeavetile

IxllO瓦の復元!１１１１データ
Fig.１ORestorationdataofeavetilf

卯５(

写真８瓦の復元品(ABS樹脂）
Photo.８Restorationarticleofeavctile(ABSresin)

復元途中で残った図９④中の丸印で示す小さい

なお，ここでは瓦の前面形状のみに着目した復元を行っ

データ欠損部分を,ATOS付属ソフトにより埋たが，実際には上部の瓦当部が全て欠損しており，今後める。

は瓦当部を含めた復元を検討する必要がある。

復元データを完成し,STL形式で保存する。

3.3.3復元品の製作

４．菩薩像頭部
4.1対象物

３．３．２節で得られた図１０に示す３次元復元データを龍谷大学学術情報センター蔵の菩I朧像頭部を写真９に用いて,ABS樹脂の復元品を樹脂造形機で写真８のよ,jくす。大谷探検隊による収集品（大谷コレクション）でうに製作した。製作には約３３II#|川を要した。これによあり，出土場所は中央アジアのショルチュクで，年代はり，３次元の立体形状の復元Ail!を製作できることが示さ

６〜７世紀と考えられている｡｢I!央アジアから中国，それた。

してＨ本にどのように仏教文化が伝播したのかについて

５
６

灘

篭

…
３次元形状測定(光学式非接触）レ
1
Ｌ

形状データ修復
3次元
結合方法検討しＩ
復元品製作
ケミカルウット

ABS樹脂
Ｌ

』

図１l頭部の測定・復元手順の流れ
Fig.１lFlowofmeasurement/restorationprocedure

写真９菩薩像頭部
Photo.９HeadofBodhisattva

ofBodhisattvahead

知る手がかりとなりうるものであると考えられている。

(３）（２）で作成した３次元データを,NC工作機械

大きさは，高さ約10.5cm,幅約8.8cmであり，粘土で（ミマキエンジニアリング社製NC-５K)およ作られた塑像である。頭髪の部分は型を使って製作され，び熱溶解積層方式の樹脂造形機(Stratasys社製

顔の部分と接合されたものである。ふくよかで端正な顔

Dimension)で製作する。

立ち，ほぼ左右対称に巻き上げられている前髪と大きな肉髻（にくけい）などが特徴で，古代ガンダーラ仏の影

4.3結果および考察

響を受けていると考えられる。

４．３．１３次元形状測定結果
菩薩像頭部の３次元デジタルデータを図1２(１)に4.2実験方法示す｡44,500kBの測定データを11,700kBに減らし，形

本システムの流れを図１lに示す。本章においては，状の精度を損なわない範囲で，効率良く復元作業を行え

光学式非接触３次元形状測定機により形状を測定し，３るようにした｡

次元データを復元後,NC工作機械と樹脂造形機で復元品を製作した。
以下の詳細手順で，頭部の３次元デ

蕊蕊謎

驚議鍵蕊

輯串蔦

ジタルデータを測定・復元・保存し，復元品を製作した。

鶏(１)光学式非接触３次元形状測定機を用いて頭部の３次元形状を測定し，３次元デジタルデータを

鱗

STL形式で保存する。

騨（２）３次元データをRhinocerosにて修復し,STL形式で保存する。前髪形状の対称性を想定し

(

１

)

(

２

)

(

３

)

図１２菩薩像頭部の復元手順て，損傷していない部分のデータをコピーして損傷部に貼り付けることにより復元する。

（１）元データ（２）左右反転データ（３）復元用データ
Fig.12RestorationprocedureofBodhisattvahead(１)originaldata(２)right-and-leftreversaldata(３)dataforrestoration
５７

元データを目標として，元データとの重なり具合を確認

4.3.2形状データの復元しながら復元用データを重ね合せることにより，細かい

図１２（１）中の曲線で囲ったように，頭部の左側のデータの修復を行うことが可能になった。

前髪が損傷していると考えられることから，損傷していない右側のデータを活用して復元することを試みた。以

この復元データを用いて,NC工作機械と樹脂造形機
で復元品を製作した｡NC加工の被切削物にはケミカル下の手順で図１３に示すように復元した。

ウッドを用い，樹脂造形にはABS樹脂を用いた。

①図１２(２)に示すように，元データをコピーして左右反転する。

NC加工のためのツールパスの一例を図１４に示す。

②左右反転してできたデータの不要な部分を削除し今回用いたNC工作機械では，通常のX,Y,Zの３軸て，図１２（３）に示すような復元用データを作のほかに回転軸を有しているため，複雑な立体の輪郭形成する。

状を加工することができた。写真１０,写真１１には製作された切削加工品と樹脂造形品を示す。

③②で得た復元用データを元データに結合する。
④復元データを完成し,STL形式で保存する。

切削加工時間は約４６時間，樹脂造形時間は約１８時間であった。今回の菩薩像頭部については，前髪は左右対

4.3.3復元品の製作称という仮定で復元したが，実際には，髪型の分け目が４．３．２節で得られた３次元復元データを図１３に示す。

完全には顔の中心ではなく，頭部自体も少し傾いていた。

鷺
奪
蕊
鍔
》

（
］

／ の 、

【ムノ

lxll３#¥l嫌像頭部の復元,W!データ
lxl( １ ) 正 面 ( ２ ) 左 側 面
Fig.1３RGstorationdataofBodhisattvahead(１)frontside(２)leftside

蕊資嘉
鳶琴勇

; … 宮

､

ｉ
ｊ

EI14NC加工ツールパス
Fig．１４NCcuttingtoolpath

写真lO
Ｐｈｏｔ
ｏ
oto
，１０

頭部の復元品（ケミカルウッド）
RestorationarticleoIBodhisattva
head(chemicalwood)５８

ʻ与真１１頭部の復元品(ABS樹脂）
P h o t o . l llR
Reessttoorraat tl oi onnaar tritci lceloefoBfoBdohdi s
hai t t ｖ ａhead(ABSresin)したがって，復元形状については推測の要素が含まれて（１）光学式非接触３次元形状測定機および２章で用いいるが，復元技術としては活用できるものと考えられる。

た測定・加工機械を用いて古銭の３次元形状を測定し，３次元デジタルデータをSTL形式で保存

5．富本銭のレプリカする。

5.1対象物（２）３次元データをRhinocerosにて修復し,STL

大阪造幣局で販売されていた富本銭のレプリカを写真形式で保存する。損傷していない部分のデータを１２に示す。鋳造品で，形状が損傷していないものとʼ

コピーして損傷部に貼り付けることにより復元す

一部に損傷が見られるものとがある。ここでは，復元品

る、を非損傷品と比較検討するのに適した対象物として取り(３）（２）で作成した３次元データを，測定・加工機

上げ，写真１３の損傷した形状を測定し,これを復元す

械で切削加工し，ケミカルウッドの復元品を製作ることを試みた。

する。
（４）復元品形状を非損傷品の形状と比較検討する。

5.2実験方法
本システムの流れを図１５に示す。本章においては，

5.3結果および考察

光学式非接触３次元形状測定機および接触式測定機によ５．３．１３次元形状測定結果

り形状を測定し，３次元データを復元後，測定・加工機

光学式非接触測定機による非損傷品と損傷品の測定結械で復元品を製作した。

果を図１６に示す。また,２章で用いた測定・加工機械

以下の詳細手順で，古銭の３次元デジタルデータを測の形状スキャン機能により，損傷品を接触式センサーで，定・復元・保存し，復元品を製作した．

0.05mmのピッチで測定した結果を図１７に示す｡STL
形式でのデータ量は，光学式で11,600kB,接触式で19,900kBであった。
両測定機による損傷品の測定結果には大きな差異は見られず，形状は精度良く測定されている。光学式非接触測定機では比較的短時間（約１時間）での測定が可能で，壊れやすく比較的大きな遺物の形状測定には有効である。
一方，接触式測定機では，測定時間は長い（約２６時間）
が，自動測定が可能であるため，壊れにくく細かな測定が必要な遺物には適していると考えられる。

写真１２富本銭のレプリカ
Photo.1２ReplicaofF"Jzo"coin

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接触式センサー３次元形状測定

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光学式非接触形状データ修復
３次元
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、

復元品製作
ケミカルウッド
写真１３損傷した古銭
Photo.1３Damagedoldcoin

図１５占銭の測定・復元手順の流れ
Fig.1５FIowofmeasurement/restorationprocedureofoldcoin
５９加工機械によりケミカルウッド上に切削加工した。粗加

5.3.2形状データの復元
以下では，光学式非接触測定機で測定したデータを用工に約２時間，仕上げ加工に約１時間を要した。写真

いて形状の復元を行った。図１６(２)中の丸印で囲っ1４(１),(２)には，非損傷品の複製品と損傷品の復元

た損傷している箇所を，下記の手順で図１８に示すよう品を比較した。概観はほぼ|司じであり，比較的よく復元に復元した。

できていると考えられる。今回は一つの損傷品から復元①図１８(１)に示すように，元データをコピーしを行ったが，類似の複数の損傷品から復元を試みることにより，さらに復元精度を向上することが可能と考える。

て左右反転する。
②損傷がない領域のデータを活用することとし，図6．結1８(２)に示すように，損傷部に相当する箇所を

一

＝

正ゴ

本研究では各種遺物について，３次元形状の測定とデ含むデータを切取る。

ジタルデータの保存，２次元データおよび３次元データ③②で得られたデータを元のデータ上に移動し，図による復元，復元データを用いた各種復元品の製作とい

１８(３)に示すように結合する。
④復元データを完成し,STL形式で保存する。

う一連の工程を行い，時間的および精度的観点から実用可能な，遺物の３次元デジタルデータ保存と復元システ
ムを構築した。

5.3.3復元品の製作
５．３．２節で得られた３次元復元データを用いて，測定

(

１

)

(

２

最初に，実際の復元作業性を向上する手段として，３)

図1７接触式センサーによる古銭の形状測定結果

図１６光学式非接触測定機による古銭の形状測定結果

Fig.1７Shapemeasurementresultofoldcoir(１)非損傷品（２）損傷｢lil１Fig.1６Shapemeasurementresultofoldcoinbyopticalnon-contacting

bvcontactsensor

ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍａｃｈｉｎｅ(1)Non-damagedarticle(２)Damagedarticle
越
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{ Ｌ ） ノ

(

１

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(

２

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図1８１1i銭の復元手順(１)反転データの作成(２)復元川データの切取り(３)結合による復元
Fig.１８Restorationprocedureofoldcoin(１)Creationofreversaldata(２)Cut-offdataforrestoration(３)Restorationbydatacoupling
6０

／
（

１
上

､
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／
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ム

、
ノ

写真１４非損傷品と復元品の比較(１)非損傷品の複製品(２)損傷品の復元品
Photo・1４Comparisonofnon-damagedarticleandrestorationarticle(１)Duplicatearticleofnon-damagedcoin(２)Restorationarticleofdamagedcoin

次元データを変換した２次元のグレースケールデータの復元時間と費用の削減につなげられる。また，形状を３利用に着目し，復元手順の早期決定に有効活用できるこ次元デジタルデータとして保存することによって半永久とを示した。次に，復元品の具体的な製作手段について的に残すことが可能となり，多くの人と情報を共有する

各種検討し，樹脂造形のみならず切削加工によっても複ことでI幅広い学術的研究にも役立てられると考える。

雑な立体形状を製作できることを示した。また，接触式

謝 辞／非接触式での測定方法の比較検討も行った。
本研究で得られた実際の復元作業性や復元品製作の実本研究を進めるにあたり，龍谷大学の古典籍デジタル

現性に関しての知見は，遺物の考古学的情報を考慮しな

アーカイブ研究センターおよび学術情報センターの関係

がら適正に適用していくことにより，遺物の復元に活用

各位には，多大のご支援とご協力をいただきました。ましていくことができると考える。

た，龍谷大学理工学部機械システムエ学科の関係学生各

このように，デジタルデータを活用することにより，位には実験にご協力いただきました。ここに，心より深人手による作業を最低限とした遺物の復元技術が向上し，く感謝申し上げます。

参考文献
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モデル生成およびＦ１動復元へのアプローチ，情報考占学，第８巻ｌり･,ppl­ll(2004年６)1２5H受付,２００４年１２ｊ」61|受1111)

６
２

ConservationandRestorationSystemwith
3-dimensionalDigitalDataofRelics
HisakazuKAWASHIMA１),FuminoriYANO２),TakuhiroYAMANE２),Zyun-itiSHINODA'
KouziNAKAMURA２｣,SyuuheiFUJITA２),andKentarouHIRATA:)')DepartmentofMechanicalandSystemsEngineering,FacultyofScienceandTechnology,
RyukokuUniversity,1-5Yokotani,SetaOe-cho,Otsu-shi,Shiga520-2194,Japan２)DepartmentofMechanicalandSystemsEngineering,FacultyofScienceandTechnology,
RyukokuUniversityret.,1-5Yokotani,SetaOe-cho,Otsu-shi,Shiga520-2194,Japan

Asmanyrelicsexcavatedfromthesitesaredamaged,itisneededtorestorethemtotheiroriginalshapesfortheirconservationandexhibition.Althoughrestoringworksarecarriedoutbytheskilledtechnicians,thereisstillmuchpossibilityofdamagingrelics.Bytheprogressofarecent
computertechnology,ithasbecomeabletomeasuretheprecise3-dimensionalshapesofrelics
withthe３-dimensionalmeasuringtechnology.
Inthisresearch,inordertobuildupaconservationandrestorationsystemwith3-dimensional
digitaldataofrelics,severalrelicswerechosen:abronzeﬁttingofarabesquepattern,aroundeavetileofsimplelotuspetaldesignandaheadofBodhisattvaownedbyRyukokuUniversity,
andareplicaofFuhoncoinsoldattheMintBureauinOsaka.
Weaimedatbuildingupaseriesofsystemsthatiscomposedofthemeasurement/conservationofthe３-dimensionalrelicsshapewithmeasuringmachines,therestorationofdamagedportionswith３-dimensionaldigitalmodels,andthemakingoftherestorationarticlewithNC(NumericalControl)machinesandamoldingmachine.
Bythissystem,thediﬃcultyofdigitalrestorationcausedbythedataquantityandprocessing
timewasdecreasedtosomedegree,andthepreciserestorationhascometobemade.AIsothepossibilityofdamagingtherelicsafterexcavationwillbedecreased,becausetherestorationprocess
canbecheckedwithOutactualrelics.

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