耿國華，西北大學(xué)首批二級教授，工學(xué)博士，博士生導(dǎo)師，國家教學(xué)名師，國家高層次領(lǐng)軍人才，全國優(yōu)秀科技工作者，國務(wù)院特殊津貼專家，獲CCF杰出教育獎(jiǎng)、高校計(jì)算機(jī)專業(yè)優(yōu)秀教師獎(jiǎng)，現(xiàn)任文化遺產(chǎn)數(shù)字化國家地方聯(lián)合工程研究中心主任，全國高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)副會(huì)長、教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委委員、陜西省計(jì)算機(jī)教育學(xué)會(huì)理事長。

深耕計(jì)算機(jī)領(lǐng)域教育科研45年，長期從事智能信息處理方向研究，成果突出。主持獲國家教學(xué)成果獎(jiǎng)4項(xiàng)，帶領(lǐng)國家教學(xué)團(tuán)隊(duì)，主持國家一流課程、全國高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)、教育部首批虛擬教研室建設(shè)，教改成果進(jìn)課堂，輻射帶動(dòng)作用強(qiáng)；主持完成973前期預(yù)研、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家級省級重點(diǎn)項(xiàng)目20余項(xiàng)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)科技文化融合，結(jié)合國博、秦陵、秦腔實(shí)踐，為文化遺產(chǎn)數(shù)字化作出重要貢獻(xiàn)，獲國家科技獎(jiǎng)及省部級科技獎(jiǎng)18項(xiàng)。

從復(fù)原古人樣貌到修復(fù)破損文物

依托西北大學(xué)考古學(xué)科的資源，顱面身份認(rèn)證研究成果逐步應(yīng)用在古人面貌復(fù)原上。2005年，耿國華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對實(shí)驗(yàn)室百余件古人類頭骨及化石數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析。他們使用手持式激光三維掃描儀對出土的人類顱骨進(jìn)行掃描，從而獲取能夠準(zhǔn)確反映顱骨表面幾何形態(tài)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，經(jīng)后期封裝和虛擬拼接，就能完成顱骨三維建模，以此為基礎(chǔ)，還可以對該顱骨生前樣貌進(jìn)行復(fù)原。

三維數(shù)字化技術(shù)幫助考古學(xué)家在計(jì)算機(jī)中保留了與真實(shí)文物完全一致的高精度三維虛擬實(shí)體，即使不接觸實(shí)體文物，也能做后期分析研究，三維打印技術(shù)還可以將研究數(shù)據(jù)成果直觀地呈現(xiàn)出來。團(tuán)隊(duì)運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)，已經(jīng)完成了千余年前唐李倕公主、秦男秦女真容等古人面貌復(fù)原，同時(shí)還應(yīng)用在萬余年前的古人類面貌復(fù)原上，并在醫(yī)學(xué)整容手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)得到實(shí)踐。

針對兵馬俑碎片量大匹配NP難問題，耿國華主持完成“文化遺產(chǎn)數(shù)字化生存中的表示與復(fù)原理論方法研究”973前期預(yù)研、“破損陶質(zhì)文物數(shù)字幾何虛擬復(fù)原方法研究”國科金重點(diǎn)項(xiàng)目?！拔覀冄芯繑?shù)字幾何的復(fù)原新技術(shù)，通過掃描兵馬俑坑內(nèi)碎片，掌握碎片大小、形狀，形成數(shù)據(jù)庫，用智能模型的方法指導(dǎo)兵馬俑精準(zhǔn)修復(fù)?！惫A說。創(chuàng)建數(shù)字幾何匹配計(jì)算優(yōu)化體系，提出的智能分類算法，降低候選集合，解決窮舉式拼接盲目性；提出虛擬匹配自底向上、自頂向下兩途徑算法，解決不完整斷裂區(qū)多碎片拼接，實(shí)現(xiàn)破損文物的虛擬修復(fù)。以數(shù)字幾何表示為基礎(chǔ)，研發(fā)的模型虛擬修復(fù)方法已在秦兵馬俑修復(fù)中應(yīng)用，虛擬修復(fù)方案指導(dǎo)實(shí)體復(fù)原，虛擬復(fù)原可替代實(shí)體復(fù)原。利用這一技術(shù)，團(tuán)隊(duì)完成了泡釘俑、右驂馬等一批兵馬俑坑破損文物的虛擬修復(fù)，支持了兵馬俑數(shù)字化保護(hù)與實(shí)體保護(hù)并軌實(shí)施，引領(lǐng)文物修復(fù)技術(shù)革命。

做文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)的先行者

1997年，耿國華及團(tuán)隊(duì)率先在國內(nèi)開展了文物數(shù)字化和文物虛擬修復(fù)相關(guān)技術(shù)研究。為了更好解決瓷器等文物高反光問題，團(tuán)隊(duì)在1996年研制第一代點(diǎn)狀激光掃描儀的基礎(chǔ)上，升級研制了第二代復(fù)曝光真彩掃描儀。為適應(yīng)博物館文物原真建模的迫切需求，研發(fā)的第三代自動(dòng)化智能掃描設(shè)備，將采集時(shí)間從數(shù)小時(shí)縮短至分鐘級，實(shí)現(xiàn)了智能掃描、協(xié)同工作、高精度和數(shù)據(jù)安全，該設(shè)備已在國家博物館展出應(yīng)用，為文物快速建模提供了重要利器。設(shè)備的每一步突破性創(chuàng)新，都結(jié)合了特定的需求，解決了現(xiàn)實(shí)中技術(shù)難題。

團(tuán)隊(duì)研制掃描儀工作場面

針對遺址遺存大場景建模需求，團(tuán)隊(duì)研究采用傾斜攝影和激光掃描雙模式對秦始皇帝陵博物院一號坑進(jìn)行了大場景高精度三維建模，通過設(shè)備的優(yōu)勢互補(bǔ)不斷提升數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍，獲取高精度圖像建立了數(shù)字化資源，通過勘測遺址空間完成秦陵保護(hù)區(qū)56平方公里三維建模，再現(xiàn)了秦陵地面歷史場景。實(shí)現(xiàn)兵馬俑一號坑第三次發(fā)掘數(shù)字化建模、兵馬俑K9901坑考古發(fā)掘數(shù)字化建模。

博物館數(shù)字化研究實(shí)踐為文化遺產(chǎn)的永久保存提供了新的方式，對民族文化傳承具有重要意義。2002年，耿國華團(tuán)隊(duì)研發(fā)了中國大學(xué)數(shù)字博物館的考古數(shù)字博物館；2018年，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了“一帶一路”文物虛擬博物館；2019年，耿國華主持國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃——“智慧博物館”項(xiàng)目中的文物快速建模攻關(guān)，突破智慧博物館藏品原真采集建模關(guān)鍵技術(shù)。

向國家文物局領(lǐng)導(dǎo)展示研究成果

針對非遺數(shù)字化與共享瓶頸，耿國華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)利用全息影像、碗幕技術(shù)，突破穿戴設(shè)備對體驗(yàn)分享的限制，研發(fā)了“智媒融合全息舞臺”新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裸眼看3D，共享立體視覺體驗(yàn)，適應(yīng)了公眾文化沉浸式大眾展示的需求。團(tuán)隊(duì)還通過移動(dòng)劇場等形式在貧困山區(qū)進(jìn)行文化推廣，建立了云平臺、5G云劇場、全息劇場、全視野展示、AR展示、手機(jī)終端等多種展示途徑，這些新成果引領(lǐng)了非遺傳播傳承的新途徑。

創(chuàng)新沒有學(xué)科的隔閡，進(jìn)步往往來自技術(shù)的融匯。“文遺數(shù)字化的保護(hù)與應(yīng)用研究要頂天立地，這既是我們的目標(biāo)，也是我們工作的核心?！痹诠A的帶領(lǐng)下，西北大學(xué)文化遺產(chǎn)數(shù)字化國家地方工程中心取得了一系列國內(nèi)外領(lǐng)先的創(chuàng)新成果。中心成功研發(fā)了三維建模、智能管理、虛擬復(fù)原、智媒展演等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，將技術(shù)創(chuàng)新與文遺保護(hù)的實(shí)際需求緊密結(jié)合，已在采集、管理、修復(fù)、展示等方面發(fā)揮了重要作用。

“21世紀(jì)初，三維技術(shù)屬于新興前沿，交叉研究相對缺乏支持，我們的起步就是全心投入，不求回報(bào)”，耿國華說。

從自掏腰包做項(xiàng)目，到文博單位積極支持，耿國華的研究方向逐漸被行業(yè)單位認(rèn)可大眾接受，這促使她更加堅(jiān)定地走在文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)的道路上。

讓科研科普兩翼齊飛

科研是科普的源泉和基礎(chǔ)，科普是科研的延伸和補(bǔ)充，科研與科普相互促進(jìn)，共同推動(dòng)了創(chuàng)新發(fā)展。耿國華認(rèn)為文化遺產(chǎn)的數(shù)字化不僅是技術(shù)層面的復(fù)制，更是對文化遺產(chǎn)深層次價(jià)值的挖掘與再現(xiàn)。

耿國華十分重視文化遺產(chǎn)數(shù)字化的普及與推廣，在2018世界VR產(chǎn)業(yè)大會(huì)文遺數(shù)字化分論壇、歐亞會(huì)議文遺分論壇、在CCF計(jì)算之美會(huì)議與CCF文遺分論壇作文遺數(shù)字化保護(hù)的主題報(bào)告，推進(jìn)領(lǐng)域交叉。在千余人杭州蕭山劇院做客“一席·演講”，從唐代公主相貌談起，講解了顱面復(fù)原技術(shù)的原理以及西北大學(xué)團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究成果，網(wǎng)絡(luò)訪問量6萬余次；帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深入陜西、河南、青海、海南等地，與地方政府和文保單位攜手合作推動(dòng)項(xiàng)目落地，不僅提升了當(dāng)?shù)匚幕z產(chǎn)的保護(hù)水平，也促進(jìn)了公眾對數(shù)字化文化遺產(chǎn)保護(hù)的認(rèn)識和參與度。青少年科學(xué)科研科普活動(dòng)身體力行，受邀參與專家進(jìn)校園、高?？茖W(xué)營、走進(jìn)博物館等活動(dòng)，根據(jù)交叉創(chuàng)新成果，向青少年們作文遺數(shù)字化科普講座，展示移動(dòng)劇場車、虛擬修復(fù)案例、全息多通道固定劇場、絲綢之路全息融合、數(shù)字人展播、戲曲展演等系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的興趣。榮獲省科協(xié)2024年度科普人物。

她曾任教育部大學(xué)文科計(jì)算機(jī)教指委副主任11年，參與制訂了5版文科計(jì)算機(jī)教學(xué)基本要求，探討適合文科特點(diǎn)的教學(xué)方法。她兼任全國高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)副會(huì)長、教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委委員，特別作為陜西省計(jì)算機(jī)教育學(xué)會(huì)理事長，建設(shè)陜西計(jì)算機(jī)教育高地的使命責(zé)任讓她不敢有絲毫懈怠。作為中國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽西北組委會(huì)主任，她和團(tuán)隊(duì)承辦中國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽兩屆國賽，組織十二屆西北地區(qū)賽，推動(dòng)地區(qū)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育。教學(xué)、科研、社會(huì)工作日程總是滿滿。

她用“三命”說表達(dá)自己對事業(yè)的摯愛。“人一生有三命，性命、生命、使命，分別代表了生存、生活、責(zé)任。為使命投入精力，就有源于內(nèi)在的不竭動(dòng)力?！?/p>

2020年中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）頒獎(jiǎng)典禮上，耿國華獲得杰出教育獎(jiǎng)。頒獎(jiǎng)詞這樣評價(jià)，“耿國華教授在推動(dòng)我國文科計(jì)算機(jī)教育改革與發(fā)展中，對新理念的推廣與落實(shí)作出了突出貢獻(xiàn)，并在推進(jìn)西部計(jì)算機(jī)教育改革中發(fā)揮了重要作用，成果突出，影響廣泛。”耿國華成為CCF杰出教育獎(jiǎng)自2012年設(shè)立以來的首位女性獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>

“見證了國家教育事業(yè)的輝煌成就，也見證了無數(shù)學(xué)子的成長與成功，是我作為一名教師的最大榮光！”耿國華如是說。

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