《又見三星堆》紀錄片的火熱讓大眾更多的了解三星堆的歷史,,該片從大眾視角透視考古人的工匠精神,,在讓古蜀時代文物“說話"的過程中,展現(xiàn)出中華民族多元一體的成長演進,。與上次考古挖掘相比,此次挖掘活動不僅引入媒體直播手段,,讓民眾有了更多的參與感,,而且科技含量十足。借助高科技設備,,考古學家在文物被發(fā)掘出的第一時間就能對其進行初步的觀察和探測,。
一眼千年—高光譜成像系統(tǒng)
人眼之所以能夠看到各種各樣的顏色,是由于視網(wǎng)膜上有三種具有不同光譜響應曲線的視錐細胞,,能夠在大腦中產(chǎn)生紅綠藍(RGB)三種不同色彩的視覺信號,,我們看到的顏色就是通過這三組顏色按不同比例混合產(chǎn)生的。這個過程中復雜光譜會被簡并為三個通道的不同權重,,因此會缺損大量的信息,。
日常使用的彩色照相機為了模擬人眼對色彩的感知,會在感光元件表面覆蓋紅綠藍三種濾光片,。具有三個色彩通道的相機可滿足人們的日常需求,,但在科研過程中,,僅有三個色彩通道遠遠不夠,還需要多光譜乃至高光譜成像系統(tǒng)(高光譜成像系統(tǒng)的通道數(shù)目遠多于多光譜成像系統(tǒng)),。
文物是人類文明發(fā)展過程中歷史,、藝術及科學價值的結晶,蘊含著豐富的歷史文化信息,,具有重要的政治,、經(jīng)濟、文化及科學價值,。利用高光譜技術對文物進行數(shù)字化,,實現(xiàn)文物從物質形態(tài)到數(shù)字形態(tài)轉化,可以量化地獲取文物材質,、形態(tài),、紋理、色彩與結構等信息,,為文物信息分析和可視化展示奠定基礎,。作為傳統(tǒng)文物數(shù)字化手段的重要補充,高光譜技術能夠快速無損獲取文物材質,、顏料和加工痕跡等信息,,可為文物資源數(shù)字化提供文物表面物理、化學屬性信息,。
三星堆遺址作為中國古代文明的珍貴遺產(chǎn),,吸引著無數(shù)考古學家和歷史愛好者。而在保護和研究這些寶貴文物時,,高光譜成像技術展現(xiàn)出其*特的應用之處,。高光譜成像設備通過獲取物體在數(shù)百個連續(xù)波長范圍內的反射光譜信息,能夠深入分析文物表面的材質,、狀況和組成,。在三星堆文物考古中,這項技術為揭示古代文明的奧秘提供了重要手段,。通過高光譜成像,,我們可以非侵入性地探測文物表面的微小變化,還原古代工藝和圖案,,甚至發(fā)現(xiàn)隱藏在文物內部的秘密,。
無論是解讀古代文字、還原古代畫面,,或是研究文物材質,、年代,高光譜成像技術都展現(xiàn)出其在文物考古中的無限潛力。通過結合三星堆文物考古案例,,我們深入探討高光譜成像在文物保護和研究中的革新作用,,為傳承與發(fā)展文物考古領域帶來新的可能性。
圖1 用于文物考古的高光譜成像系統(tǒng)
高光譜成像系統(tǒng)在文物考古上的應用案例
近日,,北京服裝學院民族服飾博物館對褪色,、變形乃至破損的紡織品文物進行初步測量后,計劃深入檢測以助修復,。因古代紡織品多為天然纖維,,易老化破損,需先明確材質,、顏色及污漬類型,。結合顯微紅外光譜儀精確鑒定。針對染料顏色,,采用雙利合譜GaiaField便攜式高光譜相機結合AI技術,,通過反射光譜無損分析,避免傳統(tǒng)檢測對文物的破壞,。
圖2 CCTV10 報道北京服裝學院民族服飾博物館利用雙利合譜高光譜成像系統(tǒng)對褪色,、變形乃至破損的紡織品文物進行鑒定、修復
文物承載著深厚的歷史,、藝術及科學價值,,這些價值的挖掘與信息提取離不開現(xiàn)代科技的賦能。無損光譜技術作為一種前沿的分析手段,,能夠在不損害文物宏觀結構與潛在微觀特性的前提下,,利用光譜學原理深入探討文物的構造、材質構成,、病害成因,、表面特性及缺陷演變,從而精準獲取關于文物原料追溯,、制作工藝,、年代判定、保護修復材料選擇等多維度信息,。其他應用案例如圖3~圖7所示(來源于網(wǎng)絡已發(fā)表文章)
圖3 顏色種類分析與識別
圖4 柏木字跡原始圖像與經(jīng)過分析處理后圖像的對比
圖5 中國佛學院文物木板墨書
圖6 故宮收藏書法
圖7 長壽佛唐卡
高光譜成像系統(tǒng)在文物考古上的應用文章推薦
1、Mining painted cultural relic patterns based on principal component images selection and image fusion of hyperspectral images
基于高光譜圖像主成分圖像選取與圖像融合的彩繪文物圖案挖掘
該研究提出一種自動挖掘彩繪文物圖案的方法,,采用最小噪聲分率法獲取主成分圖像,,利用顯著性目標檢測方法,得到彩繪文物圖像,,從而挖掘出其中的圖案,。下圖2中*10個主成分圖像分別通過MNF和PCA獲得;MNF獲得的第六主成分圖像(a6)顯示了*有效的顯著信息;PCA獲得的第七主成分圖像(B7)顯示了*有效的顯著信息。結果表明,所提方法能自動,、有效地挖掘人眼不易觀察到的彩繪文物圖案信息,。
2、Hyperspectral imaging and analysis for sketch painting
素描畫的高光譜成像與分析
該研究以兩幅相似素描畫為樣本,,一幅用2B鉛筆繪制,,另一幅用4B鉛筆繪制。利用地面高光譜成像儀分別獲取390nm–1025nm范圍內的高光譜數(shù)據(jù),,并對兩幅畫的光譜特征進行分析比較,。對于左下圖樣本1,每個圖像中選擇了兩個均勻區(qū)域,,如下所示,,每個區(qū)域在兩張圖像中的位置相同,它們的灰度級別基本相同,,而右下圖是每個均勻區(qū)域的平均光譜反射率曲線,。結果表明,高光譜成像極大地方便了獲取繪畫中不同材質的診斷光譜特征,,通過高光譜分析可以有效地識別畫作中的特定目標,。同時,可以提取畫作的直流特征和細節(jié)特征,,有助于研究者分析畫作的風格,。
3、Deterioration identification of stone cultural heritage based on hyperspectral image texture features
基于高光譜圖像紋理特征的石質文化遺產(chǎn)劣化識別
該研究基于高光譜圖像,,采用不同的算法建立了回彈值預測模型和劣化識別模型,,并比較了不同波長選擇方法和不同分類模型的效果。左下圖利用400-1000nm的光譜曲線區(qū)分分層,、風化(鹽結晶),、生物定植和結皮。幾種劣化的光譜曲線的吸收峰位置和數(shù)量存在明顯差異,;而右下圖為砂巖文化遺產(chǎn)劣化類型的鑒定結果:(a)四種變質類型的算法的識別結果;(b)現(xiàn)場立柱的原始圖像;(c)CAD統(tǒng)計對劣化類型的識別結果;(d)LGBM模型的惡化類型鑒定結果,。最終結果表明,通過530nm和675nm波長構建的歸一化光譜指數(shù)可以初步識別不同類型的劣化,。此外,,基于高光譜成像紋理特征的四種分類模型均能識別不同類型的劣化。
參考文獻:
1. 紀錄片《又見三星堆》
2. CCTV10科教訪談《無損檢測技術》
立即詢價
您提交后,,專屬客服將第一時間為您服務