一、顏料分析

通過(guò)短波紅外高光譜數(shù)據(jù)的波段運(yùn)算、光譜匹配等技術(shù)提取被測(cè)文物的表面顏料信息，利用光譜角匹配技術(shù)提取顏料的高光譜數(shù)據(jù)結(jié)果。對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，再與顏料標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以了解文物顏料使用情況。

圖1 文物測(cè)試示意圖

圖2 SINESPEC高光譜成像文物顏料分析測(cè)試圖

由于高光譜影像不僅包含了目標(biāo)的光譜特征還包含圖像特征和空間信息特征，在顏料鑒別中，高光譜影像不僅可以對(duì)未知顏料分類，還可以結(jié)合其他顏料鑒別技術(shù)的結(jié)果繪制全局性的顏料分布制圖。

二、信息增強(qiáng)

文物長(zhǎng)時(shí)間受外界環(huán)境影響得不到很好的保護(hù)，往往會(huì)出現(xiàn)褪色、劣化或破損，使其原始面貌不可再現(xiàn)。高光譜成像技術(shù)利用文物的光譜反射率成像，當(dāng)某種材料的光譜反射率確定時(shí)，該材料的顏色可以確定，因此高光譜成像技術(shù)可以在確定是某材料后，借助該材料的顏色來(lái)反演渲染出文物曾經(jīng)的樣貌。該技術(shù)可以用于文物的數(shù)字存儲(chǔ)、數(shù)字修復(fù)等。此外，高光譜成像數(shù)據(jù)包含可見(jiàn)光以外的光譜信息，通過(guò)對(duì)影像光譜的增強(qiáng)處理，可以合成多種偽彩圖，突出顯示視覺(jué)模糊的文物圖像。高光譜視覺(jué)增強(qiáng)增加了已褪色或損害文物的可讀性，對(duì)于文物保護(hù)與研究具有重要意義。

圖3 文物手稿的原始圖像

圖4 SINESPEC高光譜成像技術(shù)對(duì)文物手稿的視覺(jué)增強(qiáng)效果

三、隱含信息發(fā)掘

在可見(jiàn)光情形下不可見(jiàn)的圖像信息均可稱為隱含信息，其涵蓋范圍廣泛，包括輪廓信息、底稿信息、修補(bǔ)痕跡、擦除或污損筆跡和隱形損害信息等。根據(jù)隱含信息可以更深入的分析文物創(chuàng)作的藝術(shù)手法、內(nèi)容的歷史軌跡和修復(fù)保護(hù)痕跡等，也可以用于文物的真假鑒定。隱含信息發(fā)掘充分利用了高光譜成像技術(shù)在文物研究中的優(yōu)勢(shì)，其“圖譜合一”的影像數(shù)據(jù)能夠揭示單純光譜分析或數(shù)字影像分析不易察覺(jué)的信息。由于物體在不同波段時(shí)的光譜反射率不同，其各波段影像也不相同。影像中不同像元的光譜曲線以及不同波段的光譜影像均存在差異，通過(guò)對(duì)比分析可以揭示一些隱含信息。

圖5 彩繪文物可見(jiàn)光圖像；圖6 彩繪文物1600nm高光譜圖像

我們可以從上圖看出，通過(guò)使用SINESPEC高光譜成像技術(shù)，在1600nm波段下可以明顯看到可見(jiàn)光圖像上沒(méi)有的圖案?？梢栽偻ㄟ^(guò)圖像融合技術(shù)同時(shí)顯示光譜信息和圖案信息，圖案信息較真彩色圖像更清晰，更有利于后續(xù)的文物研究與保護(hù)。

通過(guò)使用SINESPEC高光譜成像技術(shù)獲取文物較高空間分辨率與成像數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行顏料分析、信息增強(qiáng)、隱含信息發(fā)掘等多方面應(yīng)用研究。高光譜成像技術(shù)特別是近紅外波段，不僅可以有效增強(qiáng)印章的文字信息，發(fā)現(xiàn)書畫作品的涂改與涂沫痕跡，而且對(duì)于底稿線等線描特征的提取有著非常好的效果，并能有效地對(duì)書畫文物所使用的礦物顏料進(jìn)行識(shí)別與分類。SINESPEC高光譜成像技術(shù)在文物數(shù)字化存檔、文物診斷、文物修復(fù)等方面均可發(fā)揮重要作用。