基于光谱成像的彩绘文物新应用与新方法

目前基于光谱成像的彩绘文物分析主要集中在颜料分析、信息增强、隐含信息挖掘等方面,分析方法主要采用遥感图像处理软件。针对文物数据专门分析方法研究尚显不足的问题,提出基于光谱成像的彩绘文物新应用与新方法。主要包括基于最小噪声分离(MNF)变换感知修复区域的新应用,利用感兴趣区域分析与融合挖掘彩绘文物隐含信息以及基于稀疏非负矩阵欠近似彩绘文物线稿提取的新方法。通过在唐墓壁画、彩绘泥塑以及手绘绢画上的实验,发现光谱成像可以有效感知修复区域,提出的新方法可以有效挖掘隐含信息以及提取线稿,对基于光谱成像的彩绘文物分析研究具有重要意义。     

基于可见光谱特征提取的敦煌壁画颜料识别方法研究

为了对壁画颜料种类进行无损识别,根据不同的物质对光的吸收特性不同,决定着光谱反射率不同这一特性,提出一种基于可见光谱的颜料识别方法,并对敦煌壁画所用颜料进行了分析。提取可见光谱曲线二阶导数负数部分表征曲线峰值区域的几何轮廓,利用中值金字塔对提取结果进行三层分辨率表征以突出曲线峰值位置信息,归一化三种表征尺度并组合构建特征空间F,以欧氏距离为准则对壁画采样点与颜料库样本进行相似度判别,从而识别出壁画用颜料信息。结果表明,本研究构建的识别方法能够对壁画颜料种类进行无损识别,在壁画数字存档及修复领域具有一定的应用前景。     

基于流形学习与光谱解混的文物表面字迹增强——以云冈第38窟为例

文物表面的文字是了解历史的关键信息，对文物表面文字信息的探索成为文物保护的重要环节。结合流形学习与光谱解混，提出一种新的文物表面字迹增强方法。首先，利用基于流形学习的等距映射方法对预处理后的高光谱图像进行非线性降维，得到信息量最大的灰度图像；其次，分析文字与背景的光谱特征，通过多层非负矩阵分解方法得到字迹丰度图；然后，将二者进行加权平均得到字迹增强图像，再与合成真彩色影像进行HSV融合，得到字迹融合影像；最后，为更好地辨认文字，在字迹增强图像上裁剪文字并做形态学变换，得到字迹提取图。以云冈石窟第38窟的一景褪色文字高光谱图像为例进行了验证，结果表明，该方法能够有效地增强出文物表面的褪色文字，且较其他增强方法效果更好。     

镇安寺铁牛腐蚀产物及腐蚀机制研究

镇安寺铁牛全身腐蚀严重,弄清铁牛腐蚀原因及其影响因素,可为铁牛后续修复和保护提供依据。本研究采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和激光共焦拉曼光谱仪等方法分析了铁牛表面腐蚀产物的形貌、组成、结构及其腐蚀原因。结果表明,铁牛腹部为亚共晶白口铸铁,组织中含有多种相及夹杂物使铁牛耐蚀性能降低;铁牛表面腐蚀产物有严重的分层现象,外层和内层腐蚀产物较为致密,主要成分为α-FeOOH和Fe_3O_4;中间层腐蚀产物较为疏松,主要成分为γ-FeOOH和Fe_3O_4;铁牛耳朵、左脚和尾部腐蚀产物主要含有α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe_3O_4和α-Fe_2O_3等,且α-FeOOH在锈蚀产物中含量最高;不同部位腐蚀产物组成存在明显差异,耳朵处腐蚀产物α-FeOOH和γ-FeOOH含量比(α/γ值)最小,左脚处最大;分析了铁牛腐蚀影响因素和腐蚀机制。     

高光谱成像技术对宜宾市博物院藏族谱印记的分析

采用高光谱成像仪对宜宾市博物院藏族谱书画上11处模糊、局部有脱落的印记进行数据采集,用ENVI软件对高光谱数据进行分析处理。通过对印记光谱曲线和标准颜料数据库的比对得知印记颜料的主要成分可能为朱砂,并结合激光拉曼光谱仪进行验证。通过对光谱图像进行最小噪声分离和波段运算处理后增强了族谱印记的可识读性,印记可识读性的增强有助于正确识别印记内容,对族谱书写者、书写者印章使用信息、文物收藏信息和文物价值等研究具有重要意义。     

傅里叶变换红外光谱在纸张材质鉴别中的应用初探

通过对构皮纸、桑皮纸、山桠皮纸、雁皮纸和竹纸的红外光谱进行分析,采用中心化归一、一阶导数、二阶导数和四阶导数对数据进行处理,获得区分皮纸和竹纸的有效依据,为红外光谱在纸质材料分析研究中的应用提供一定的可行性。     

三种含Cu、As绿色颜料的拉曼光谱研究

分析和确认古代颜料的成分是文物研究中的一项重要工作。为对四个来自不同地区的含Cu、As元素的绿色颜料进行鉴别,应用拉曼光谱仪并辅助以扫描电镜能谱分析仪(SEMEDX)和X射线衍射仪(XRD)进行研究。结果表明其分别为墨绿砷铜矿、氯砷钠铜石以及巴黎绿。对其来源分别进行了讨论,因巴黎绿在国内青铜修复和古建彩画当中的大量应用,过去对于含有Cu、As的绿色颜料通常鉴定为巴黎绿。墨绿砷铜矿和氯砷钠铜石为在文物彩绘中新发现的两种矿物颜料,为绿色颜料的鉴定提供了新的思路。     

古代文物表面常见天然有机物的显微共聚焦拉曼光谱研究

为了鉴别文物表面常见的天然有机物,采用显微共聚焦拉曼光谱技术采集了古代常用的蛋白类、多糖类、脂肪酸类、树脂类4类6种有代表性的天然有机物的拉曼光谱。通过对皮胶、桃胶、蜂蜡、棕榈蜡、达玛树脂和琥珀标准样品的拉曼光谱分析,发现蛋白类的特征振动峰位于1657cm-1、1305~1252cm-1、1033cm-1及1003cm-1附近;多糖类的特征振动峰位于1463cm-1、1328cm-1、1258cm-1、1088cm-1、977cm-1等;蜡类的特征振动峰位于1470~1350cm-1区间,1659cm-1、1303cm-1、1636 cm-1及1610cm-1;树脂类的特征振动峰位于1660~1650cm-1区间和1460~1440cm-1区间。在对6种天然有机物光谱特征分析的基础上,得出了使用拉曼光谱法可实现古代文物表面常见天然有机物种类鉴别的结论。     

盱眙大云山汉墓出土夹纻胎漆器保护前期研究

为了了解大云山汉墓出土夹纻胎漆器制作工艺,对漆片进行了含水率分析,基本都在60%以上;进行了厚度分析,总壁厚为2~3mm,纻胎厚为1.5~2.5mm,两面的漆层厚约为0.1~0.5mm;采用傅里叶红外光谱分析法对红色、黑色漆膜进行了分析,确定为传统的中国生漆,不含桐油;采用扫描电镜观察及能谱分析,红色漆膜为含有朱砂的大漆,黑色漆膜颜料为含铁化合物的大漆,为传统的漆器制作工艺。此研究有利于大云山漆器后续的科学保护修复。     

高光谱成像技术在中国画颜料分类和识别上的应用初探——以光谱角填图（SAM）为例

为探索光谱角填图法在颜料分类和识别上的操作方法,用高光谱成像系统采集了现代中国画的高光谱图像,利用光谱角填图法对绘画所用颜料进行分类和识别。通过将多次分类识别结果与绘画实际所用颜料进行对比,发现采用光谱角填图时应根据不同的物质设置不同的阈值,方能取得好的填图效果;阈值大小的确定可通过对比已分类区域的平均光谱曲线和标准光谱库曲线来进行。通过对已知颜料进行光谱角填图的实践,探索颜料的光谱角填图规律,为未知中国画文物颜料的填图在阈值的设置上提供数据支撑,使高光谱成像技术更有效地应用于中国画文物颜料的鉴定和识别。