高光谱成像在艺术品鉴赏中的应用

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,画面深层细微处的隐秘信息更具价值,更值得发掘。传统的文物/艺术品鉴赏是依附专家的学识与丰富的经验,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。并且书画中经常出现一些轻淡、隐匿的信息,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、方便快捷和客观准确的特点,可快速获取文物/艺术品深层次的珍贵信息,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、鉴定和修复工作中。
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*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,为该领域提供全面的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高信噪比、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达画家情感的重要方式,学习和分析一位画家的风格流派,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中局部用笔用色,经过pca处理以后(上右图),可以清晰的看到左下角石头的用笔方向,笔触微弱处的笔法和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好,但又说不出好在哪里。一幅作品的好与不好,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,分类图(上右图)中的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)中感觉沉静而不刻板、匀净而不失变化,但是画面中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*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。

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