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    高光谱成像在艺术品鉴赏中的应用

    发布时间: 2019-11-05  点击次数: 756次

        文物/艺术品是历史和时间的沉淀,更是创作者心神的凝聚,其中信息的透漏不只是浮于表象画面深层细微的隐秘信息更具价值,更值得发掘。传统文物/艺术品鉴赏是依附专家学识与丰富的经验,但受学术水平的限制及人眼观察的局限性,难免会存在主观臆断、凭空猜测的情况。并且书画经常出现一些轻淡、隐匿信息,仅靠人力很难看出其中奥妙,难以充分解读作品。

     

        高光谱成像分析技术具有无损、方便快捷客观准确特点,可快速获取文物/艺术深层次的珍贵信息,凸显作品艺术性。目前该技术已广泛用于文物/艺术品的鉴赏、鉴定和修复工作

        易科泰光谱成像与无人机遥感技术(西安)研究中心自成立以来专注于光谱成像技术的研发集成及技术推广,凭借多年科研仪器技术研发集成经验,引进非常先进的高光谱成像传感器技术,充分将“图谱合一”“光谱立方”应用到文物/艺术品鉴赏领域,为该领域提供全面高光谱成像应用方案

     

    一、Specim高光谱产品特点

    • 灵活多样化选配方案:可选配IQ智能手持式高光谱,或不同波段扫描式高光谱成像系统
    • 信噪比、高稳定性、高分辨率、高推扫成像速度
    • 内置程序自动进行黑白参考校准,无需额外手动执行校准命令
    • 配备400-2500nm全波段卤素灯,无需更换光源
    • 俯视+侧视视角,适合原位测量文物古迹
    • 可选配其他高光谱成像仪如SWIR、MWIR、LWIR等
    • 可选配超高分辨率RGB成像及颜色分析

    二、高光谱成像仪选型

    相机型号

    IQ

    FX10

    PFD4K

    sCMOS

    FX17

    SWIR

    波段范围(nm)

    400-1000

    900-1700

    1000-2500

    光谱分辨率(FWHM)

    7nm

    5.5nm

    3.0nm

    2.9nm

    8nm

    12nm

    波段

    204

    224

    768

    946

    224

    288

    空间分辨率

    (像素)

    512

    1024

    1775

    2184

    640

    384

    光圈值

    F/1.7

    F/1.7

    F/2.4

    F/2.4

    F/1.7

    F/2.0

    信噪比

    >400:1

    600:1

     

     

    1000:1

    1050:1

    帧频

    内置推扫

    330

    100

    100

    670

    450

    重量

    1.3kg

    1.26kg

    2.7kg

    >2.0kg

    1.56kg

    >14kg

    三、艺术/文博应用案例

        如下为我中心利用光谱成像技术对中国绘画作品进行鉴赏分析,从凸显颜色分布、解析绘画技法、提取隐秘信息等方面,充分展示了高光谱成像技术在艺术、文博领域的应用优势。

    (1)高光谱技术凸显颜色分布

        中国书画有粗狂写意,也有细致入微,但是无论哪种风格,走笔或浓或淡、或湿或干必留痕迹。毛笔的走向和力度大小是表画家情感的重要方式,学习和分析一位画家风格流派,笔墨技法是重中之重。

      

        如上左图为RGB图像,画面清新淡雅纸的质感与笔墨的空灵致使无法直观的看到画面局部用笔用色经过PCA处理以后(上可以清晰的看到左下角石头的用笔方向,笔触微弱笔法同一种颜料的使用情况也一目了然。结合两处光谱曲线比对以及混合颜料的光谱特征还能确定A、B为同一种颜料绘制,但B的底层涂有淡墨,吸收了部分光谱,因此其光谱反射较低。

    (2)高光谱技术快速解析绘画技法

        多数观者可能会有这样的感受,一些绘画作品视觉感受很但又说不出好在哪里一幅作品的好,除了构图和色彩等因素以外,还体现在绘画技法上

     

        上左图是一幅花鸟画作品的局部通过高光谱成像及SAM分类后可以看到分类(上右图)叶片边缘跟里面是不一样的根据颜料的光谱反射特性和中国画绘画特点推断此处是在三绿上面覆盖赭石后又覆盖三绿的混合结果,这一深藏不漏的绘画方式很大程度上丰富了视觉层次感

    (3)高光谱技术清晰展现笔墨轨迹

        好的艺术品往往不流于表象,更注重深层不易被发现却又真实存在的细节,这也是防止作品被伪造的方式之一。

     

        上面佛教绘画中菩萨背光处在RGB图像(左图)中感觉沉静而不、匀净而不失变化,但是画面笔的运行痕迹并不明显,利用MNF处理分析以后右图),可以直观的看到画家烙印在纸张上的笔墨痕迹,可以更加清晰的看到笔在纸上运行的轨迹。

        绘画作品的鉴赏解读是了解作品、学习绘画不可或缺的一部分,高光谱成像技术可以直观的展现绘画作品中的细微隐秘之处,让解读绘画作品变得更加容易,使得探究中国古代经典绘画的笔墨技法这一难题迎刃而解