“下一步，我和团队老师们要继续研发推进文化遗产数字化保护的建模、管理、修复、复原、智媒五大创新技术应用，并用这些成果‘反哺’教学，为国家培养一批计算机领域的复合型高质量人才。”69岁的西北大学教授耿国华依旧活跃在科研教学一线，从上世纪70年代至今，她在计算机领域和文化遗产数字化领域成果斐然。站在教学一线，“战”在科技前沿，是她始终保持好状态的“独家秘诀”。

45年如一日站好讲台

1959年，4岁的耿国华随父母支援大西北，从北京来到陕西。1975年，耿国华考入西北大学数学系，成为数学系第一批计算机专业的毕业生。伴随着“向科学进军”的号召，耿国华留校任教。

源自做“好老师”的初心，耿国华始终在教学一线，主讲《数据结构》《算法设计》《前沿技术》等本硕博课程。1983年起，耿国华就在西北大学讲授《数据结构》计算机专业核心课，近年来，她还运用MOOC、SPOC等模式延展讲台。对于年近古稀的耿国华来说，把课堂内容转化成持续吸引人收看的知识点，是一个耗费精力心力的挑战，但她深知人才的培养和延续是国家计算机信息技术自主创新的基础和根本。因此，课程资源建设虽累，她也乐此不疲。

多年来，耿国华带领教学团队获4项国家教学成果奖，在她主持6门次国家级课程中含有4类国家首批课程（精品课、精品资源共享课、优质在线开放课、混合式一流课），主讲的《文科计算机基础》获选2003年首批国家精品课程。她还积极推动西北地区10余所高校计算机专业系统能力培养试点工作。2021年，她带领的“计算机类专业核心基础与文化遗产数字化保护教师团队”获得了教育部全国高校黄大年式教师团队。主编教材26部，其中7部数据结构教材印数34.5万册，规划教材5部，4部教材获陕西省优秀教材一等奖，教改成果进课堂，百余校在教学中应用，受益面大。

“一个好的学科，必须要做好传帮带。”耿国华十分注重助力青年教师成长，积极扶持年轻人挂帅领衔重要任务，常常帮助年轻教师改申报材料。目前，已连续3年扶持团队年轻人争取文化遗产数字化保护的国家级重大项目。团队骨干主持国家一流课程，获得省级课程思政教学能手，所在支部获全国优秀样板党支部等。“我追求的不是某个头衔奖项，而是真正做几件对社会有贡献有意义的事情。”耿国华的“身教”，影响和带动着更多的人。

一花独放不是春，万紫千红春满园，团队成长的百花齐放成为校园里教学求实、科研创新的一道亮丽风景。

建立国人颅面数据库

上世纪90年代，计算机图形界面技术初步发展。耿国华敏锐地将信息技术与颅面复原相结合，率先进入这一“冷门”。1995年，耿国华和丈夫周明全教授与公安部合作，承担了国家“九五”攻关项目，基于CT获取现代人颅面软组织数据，探索用计算机辅助颅骨面貌复原的技术。

“过去，颅面复原是用针扎在尸体样本上，获取颅面的软组织厚度，再通过泥塑得到复原面貌，一般需要专家根据经验制作完成。”耿国华介绍，“通过我们的技术，先利用CT等设备获取现代人颅面数据，再基于数据库来复原颅骨面貌，正是将小样本下专家经验变成为大样本支持的自动复原系统，所以更加科学准确。”

“我们的研究与多领域应用结合形成了基于颅骨的面貌复原工程、身份认证工程、数字化头颅修复工程，是当时计算机应用的新技术。”耿国华团队成员李康介绍。颅面虚拟复原新技术的应用，实现了从手绘到建模、从无到有的跨越。

20余年来，该技术在公安部物证鉴定中心被长期使用，在公安部门68例无身源颅骨面貌复原中得以成功应用。颅面复原采集样本涉及隐私，初期设备辐射大，样本征集十分困难。“我们自己做志愿者，拉着家人朋友帮助，组织学生同事投入，先后征集到不同年龄、不同性别的志愿者进行颅面CT扫描，建立了3406人的国人颅面库，数量多、精度高，截至目前，是世界上最大的颅面库。” “那时的研究还不被认可，耿老师带着我们经常熬到深夜，都记不清多少次因为错过门禁而被锁在科研楼里。”团队成员刘晓宁、王小凤回忆道。

“十五”期间，耿国华和团队又拓展研究了照片和颅骨配准的颅像重合技术，“十一五”期间，依托国家自然科学基金重点构建颅面形态信息学研究体系，耿国华团队参与制定公安部行业标准，相关成果改变了传统颅面形态学研究模式，在公安、考古、医学等领域应用。

从复原古人样貌到修复破损文物

依托西北大学考古学科的资源，颅面身份认证研究成果逐步应用在古人面貌复原上。2005年，耿国华带领团队对实验室百余件古人类头骨及化石数据进行采集分析。他们使用手持式激光三维扫描仪对出土的人类颅骨进行扫描，从而获取能够准确反映颅骨表面几何形态的三维点云数据，经后期封装和虚拟拼接，就能完成颅骨三维建模，以此为基础，还可以对该颅骨生前样貌进行复原。

三维数字化技术帮助考古学家在计算机中保留了与真实文物完全一致的高精度三维虚拟实体，即使不接触实体文物，也能做后期分析研究，三维打印技术还可以将研究数据成果直观地呈现出来。团队运用此项技术，已经完成了千余年前唐李倕公主、秦男秦女真容等古人面貌复原，同时还应用在万余年前的古人类面貌复原上，并在医学整容手术计划系统得到实践。

针对兵马俑碎片量大匹配NP难问题，耿国华主持完成“文化遗产数字化生存中的表示与复原理论方法研究”973前期预研、“破损陶质文物数字几何虚拟复原方法研究”国科金重点项目。“我们研究数字几何的复原新技术，通过扫描兵马俑坑内碎片，掌握碎片大小、形状，形成数据库，用智能模型的方法指导兵马俑精准修复。”耿国华说。团队创建了数字几何匹配计算优化体系，提出的智能分类算法降低了候选集合，解决了穷举式拼接盲目性；提出的虚拟匹配自底向上、自顶向下两途径算法，解决了不完整断裂区多碎片拼接，实现了破损文物的虚拟修复。以数字几何表示为基础，研发的模型虚拟修复方法已在秦兵马俑修复中应用，虚拟修复方案指导实体复原，虚拟复原可替代实体复原。利用这一技术，团队完成了泡钉俑、右骖马等一批兵马俑坑破损文物的虚拟修复，支持了兵马俑数字化保护与实体保护并轨实施，引领文物修复技术革命。

做文化遗产数字化保护的先行者

1997年，耿国华及团队率先在国内开展了文物数字化和文物虚拟修复相关技术研究。为了更好解决瓷器等文物高反光问题，团队在1996年研制第一代点状激光扫描仪的基础上，升级研制了第二代复曝光真彩扫描仪。为适应博物馆文物原真建模的迫切需求，研发的第三代自动化智能扫描设备，将采集时间从数小时缩短至分钟级，实现了智能扫描、协同工作、高精度和数据安全，该设备已在国家博物馆展出应用，为文物快速建模提供了重要利器。设备的每一步突破性创新，都结合了特定的需求，解决了现实中技术难题。

针对遗址遗存大场景建模需求，团队研究采用倾斜摄影和激光扫描双模式对秦始皇帝陵博物院一号坑进行了大场景高精度三维建模，通过设备的优势互补不断提升数据应用范围，为获取高精度图像建立了数字化资源，通过勘测遗址空间完成秦陵保护区56平方公里三维建模，再现了秦陵地面历史场景。实现兵马俑一号坑第三次发掘数字化建模、兵马俑K9901坑考古发掘数字化建模。

博物馆数字化研究实践为文化遗产的永久保存提供了新的方式，对民族文化传承具有重要意义。2002年，耿国华团队研发了中国大学数字博物馆的考古数字博物馆；2018年，团队研发了“一带一路”文物虚拟博物馆；2019年，耿国华主持国家重点研发计划——“智慧博物馆”项目中的文物快速建模攻关，突破智慧博物馆藏品原真采集建模关键技术。

针对非遗数字化与共享瓶颈，耿国华带领团队研发利用全息影像、碗幕技术，突破穿戴设备对体验分享的限制，研发了“智媒融合全息舞台”新技术，实现裸眼看3D，共享立体视觉体验，适应了公众文化沉浸式大众展示的需求。团队还通过移动剧场等形式在贫困山区进行文化推广，建立了云平台、5G云剧场、全息剧场、全视野展示、AR展示、手机终端等多种展示途径，这些新成果引领了非遗传播传承的新途径。

创新没有学科的隔阂，进步往往来自技术的融汇。“文化遗产数字化的保护与应用研究要顶天立地，这既是我们的目标，也是我们工作的核心。”在耿国华的带领下，西北大学文化遗产数字化国家地方工程中心取得了一系列国内外领先的创新成果。中心成功研发了三维建模、智能管理、虚拟复原、智媒展演等多项关键技术，将技术创新与文遗保护的实际需求紧密结合，已在采集、管理、修复、展示等方面发挥了重要作用。

从自掏腰包做项目，到得到文博单位积极支持，耿国华的研究方向逐渐被行业单位认可并被大众接受，这促使她更加坚定地走在文化遗产数字化保护的道路上。

“人一生有三命，性命、生命、使命，分别代表了生存、生活、责任。为使命投入精力，就有源于内在的不竭动力。”耿国华如是说。

（魏梦鸽、李琛：西北大学党委宣传部）