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高光谱成像技术在模糊印章的提取研究中的应用

发布时间:2023-11-17
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高光谱成像技术由于其无损的检测方式,强大的数据运算与分析系统的支持,在文物价值和真伪监别中的研究得到了越来越广的应用。模糊印章是其中的一个重要方面,可以使用赛斯拜克高光谱设备,本文简单介绍了高光谱成像技术在模糊印章的提取研究中的应用。

高光谱成像技术由于其无损的检测方式,强大的数据运算与分析系统的支持,在文物价值和真伪监别中的研究得到了越来越广的应用。模糊印章是其中的一个重要方面,可以使用赛斯拜克高光谱设备,本文简单介绍了高光谱成像技术在模糊印章的提取研究中的应用。

 

高光谱相机


研究方法和数据采集

设置采集参数,如曝光时间,光圈大小,采集帧数,波段范围等;手动调焦,使软件预览窗口中的狭缝达到最佳状态;采集白板数据(反射率99%),为了防止光照过强产生过曝使光谱数据无效,在采集白板数据后应调取白板光谱曲线,确认光照条件和曝光时间充分同时又不会产生过曝问题。采集暗电流,盖上镜头盖,采集暗电流数据,校正仪器本身的波动影响;采集书画光谱数据。

校准:采用白板和暗电流数据对采集到的原始光谱数据进行校准;降噪处理:相邻5个像素的信号数据灰度值做线性平均;波段的裁剪:裁剪350-101 000 nm的波段,尽量降低数据量以免影响后续数据处理的效率。

 

高光谱成像技术在模糊印章的提取研究中的应用


高光谱成像技术在模糊印章的提取研究中的应用2


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高光谱成像技术在模糊印章的提取研究中的应用4

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研究成果

Christian等对多光谱技术和高光谱技术在文物行业中的应用研究和潜在的运用进行了总结,指出这种无损的分析方法已成功为绘画和书面文件分析、材料特征、保护方法的监控和评估、以及文件资料和档案数字化方面提供了令人信服的结果。

Marvin等采集了历史文献中365 ~1 100 nm光谱范围的光谱图像,鉴别了不同种类墨水的使用和同一墨水的不同老化程度。Baronti等[3用成像光谱技术对油画材料进行了处理,提高了油画的监定效果,对有相似光谱特征的区域进行了分类。Casini等4用400 ~ 1 600 nm光谱范围的成像光谱系统研究两种黄色颜料的光谱特征的区别,提供了两种颜料的分布图,并有助于识别两种颜料重合的区域。

在国内,四川博物院[、故宫博物院和首都博物馆也针对书画文物或中国画颜料的分类识别、文物保护和信息提取等进行了相应的研究工作。此外,高光谱遥感成像技术在国内的考古研究中得到了应用。主要用于通过探测和识别微弱的地物光谱异常,实现微弱考古线索情况下的地下文物遗存探测。

近年来,光谱成像技术向着高光谱乃至超光谱成像技术发展,获得了越来越多的光谱信息,对文物光谱信息的分析研究也向着更为精细的方向发展,针对光谱图像数据的计算与分析方法也越来越多,如主成分分析(PCA)、光谱角分类(SAM)和最小噪声分离变换(MNF)等。其中MNF是一种将一副多波段图像的主要信息集中在前面几个波段中的处理方法,主要作用是判断图像数据维数、分离数据中的噪声,减少后处理中的数据量。同时,基于改进最小噪声分离变换的特征提取与分类也有相关研究。

采用该方法对书画中模糊印章的信息提取和鉴别方法,结果表明,该方法可以有效的提取书画文物中的印章信息,很大程度地提升模糊印章可辨识度,对书画文物价值的研究和真伪鉴定具有重要意义。

 

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研究结论

高光谱图像系统是一种无损的提取文物中光谱图像信息的有效手段。随着科学技术的继续发展,高光谱或超光谱图像设备能够提取到越来越多的光谱图像信息,对这些海量的数据进行正确的处理分析能够得到大量的有利于文物价值研究的信息。应用MNF 对书画文物的光谱图像数据进行分析处理,能够有效的提取模糊印章的图像信息,增强其可辨识度,为书画文物的艺术价值和真伪辨别提供科学有效的手段。

对于光谱图像数据的分析与处理,有待于开发更多的特征提取和分类方法,使光谱成像技术能够得到更多的应用,如PCA、SAM、MNF 和 ROI等。光

谱成像技术也由于其无损的检测方式,强大的数学分析计算能力,有望应用于文物价值、保护研究中的指纹图谱、病害分类、信息提取以及数据库建设等各个研究方向。

 


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