高光譜成像在藝術(shù)品鑒賞中的應(yīng)用
文物/藝術(shù)品是歷史和時間的沉淀，更是創(chuàng)作者心神的凝聚，其中信息的透漏不只是浮于表象，畫面深層細(xì)微處的隱秘信息更具價值，更值得發(fā)掘。傳統(tǒng)的文物/藝術(shù)品鑒賞是依附專家的學(xué)識與豐富的經(jīng)驗，但受學(xué)術(shù)水平的限制及人眼觀察的局限性，難免會存在主觀臆斷、憑空猜測的情況。并且書畫中經(jīng)常出現(xiàn)一些輕淡、隱匿的信息，僅靠人力很難看出其中奧妙，難以充分解讀作品。
高光譜成像分析技術(shù)具有無損、方便快捷和客觀準(zhǔn)確的特點，可快速獲取文物/藝術(shù)品深層次的珍貴信息，凸顯作品藝術(shù)性。目前該技術(shù)已廣泛用于文物/藝術(shù)品的鑒賞、鑒定和修復(fù)工作中。
易科泰光譜成像與無人機遙感技術(shù)（西安）研究中心自成立以來專注于光譜成像技術(shù)的研發(fā)集成及技術(shù)推廣，憑借多年科研儀器技術(shù)研發(fā)集成經(jīng)驗，引進國際先進的高光譜成像傳感器技術(shù)，充分將“圖譜合一”、“光譜立方”應(yīng)用到文物/藝術(shù)品鑒賞領(lǐng)域，為該領(lǐng)域提供全面的高光譜成像應(yīng)用方案。
一、Specim高光譜產(chǎn)品特點
三、藝術(shù)/文博應(yīng)用案例
如下為我中心利用光譜成像技術(shù)對中國繪畫作品進行鑒賞分析，從凸顯顏色分布、解析繪畫技法、提取隱秘信息等方面，充分展示了高光譜成像技術(shù)在藝術(shù)、文博領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢。
（1）高光譜技術(shù)凸顯顏色分布
中國書畫有粗狂寫意，也有細(xì)致入微，但是無論哪種風(fēng)格，走筆或濃或淡、或濕或干必留痕跡。毛筆的走向和力度大小是表達畫家情感的重要方式，學(xué)習(xí)和分析一位畫家的風(fēng)格流派，筆墨技法是重中之重。
如上左圖為RGB圖像，畫面清新淡雅，紙的質(zhì)感與筆墨的空靈致使無法直觀的看到畫面中局部用筆用色，經(jīng)過PCA處理以后（上右圖），可以清晰的看到左下角石頭的用筆方向，筆觸最微弱處的筆法和同一種顏料的使用情況也一目了然。結(jié)合兩處光譜曲線比對以及混合顏料的光譜特征還能確定A、B為同一種顏料繪制，但B的底層涂有淡墨，吸收了部分光譜，因此其光譜反射較低。
（2）高光譜技術(shù)快速解析繪畫技法
多數(shù)觀者可能會有這樣的感受，一些繪畫作品視覺感受很好，但又說不出好在哪里。一幅作品的好與不好，除了構(gòu)圖和色彩等因素以外，還體現(xiàn)在繪畫技法上。
上左圖是一幅花鳥畫作品的局部，通過高光譜成像及SAM分類后可以看到，分類圖（上右圖）中的葉片邊緣跟里面是不一樣的，根據(jù)顏料的光譜反射特性和中國畫繪畫特點，推斷此處是在三綠上面覆蓋赭石，最后又覆蓋三綠的混合結(jié)果，這一深藏不漏的繪畫方式很大程度上豐富了視覺層次感。
（3）高光譜技術(shù)清晰展現(xiàn)筆墨軌跡
好的藝術(shù)品往往不流于表象，更注重深層不易被發(fā)現(xiàn)卻又真實存在的細(xì)節(jié)，這也是防止作品被偽造的方式之一。
上面佛教繪畫中菩薩背光處在RGB圖像（左圖）中感覺沉靜而不刻板、勻凈而不失變化，但是畫面中筆的運行痕跡并不明顯，利用MNF處理分析以后（右圖），可以直觀的看到畫家烙印在紙張上的筆墨痕跡，可以更加清晰的看到筆在紙上運行的軌跡。
繪畫作品的鑒賞解讀是了解作品、學(xué)習(xí)繪畫不可或缺的一部分，高光譜成像技術(shù)可以直觀的展現(xiàn)繪畫作品中的細(xì)微隱秘之處，讓解讀繪畫作品變得更加容易，使得探究中國古代經(jīng)典繪畫的筆墨技法這一難題迎刃而解。
高光譜成像分析技術(shù)具有無損、方便快捷和客觀準(zhǔn)確的特點，可快速獲取文物/藝術(shù)品深層次的珍貴信息，凸顯作品藝術(shù)性。目前該技術(shù)已廣泛用于文物/藝術(shù)品的鑒賞、鑒定和修復(fù)工作中。
易科泰光譜成像與無人機遙感技術(shù)（西安）研究中心自成立以來專注于光譜成像技術(shù)的研發(fā)集成及技術(shù)推廣，憑借多年科研儀器技術(shù)研發(fā)集成經(jīng)驗，引進國際先進的高光譜成像傳感器技術(shù)，充分將“圖譜合一”、“光譜立方”應(yīng)用到文物/藝術(shù)品鑒賞領(lǐng)域，為該領(lǐng)域提供全面的高光譜成像應(yīng)用方案。
一、Specim高光譜產(chǎn)品特點
- 靈活多樣化選配方案：可選配IQ智能手持式高光譜，或不同波段掃描式高光譜成像系統(tǒng)
- 高信噪比、高穩(wěn)定性、高分辨率、高推掃成像速度
- 內(nèi)置程序自動進行黑白參考校準(zhǔn)，無需額外手動執(zhí)行校準(zhǔn)命令
- 配備400-2500nm全波段鹵素?zé)簦瑹o需更換光源
- 俯視+側(cè)視全方位視角，適合原位測量文物古跡
- 可選配其他高光譜成像儀如SWIR、MWIR、LWIR等
- 可選配超高分辨率RGB成像及顏色分析
| 相機型號 | IQ | FX10 | PFD4K | sCMOS | FX17 | SWIR |
| 波段范圍（nm） | 400-1000 | 900-1700 | 1000-2500 | |||
| 光譜分辨率（FWHM） | 7nm | 5.5nm | 3.0nm | 2.9nm | 8nm | 12nm |
| 波段 | 204 | 224 | 768 | 946 | 224 | 288 |
| 空間分辨率 （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 | ||
| 幀頻 | 內(nèi)置推掃 | 330 | 100 | 100 | 670 | 450 |
| 重量 | 1.3kg | 1.26kg | 2.7kg | ＞2.0kg | 1.56kg | ＞14kg |
三、藝術(shù)/文博應(yīng)用案例
如下為我中心利用光譜成像技術(shù)對中國繪畫作品進行鑒賞分析，從凸顯顏色分布、解析繪畫技法、提取隱秘信息等方面，充分展示了高光譜成像技術(shù)在藝術(shù)、文博領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢。
（1）高光譜技術(shù)凸顯顏色分布
中國書畫有粗狂寫意，也有細(xì)致入微，但是無論哪種風(fēng)格，走筆或濃或淡、或濕或干必留痕跡。毛筆的走向和力度大小是表達畫家情感的重要方式，學(xué)習(xí)和分析一位畫家的風(fēng)格流派，筆墨技法是重中之重。
如上左圖為RGB圖像，畫面清新淡雅，紙的質(zhì)感與筆墨的空靈致使無法直觀的看到畫面中局部用筆用色，經(jīng)過PCA處理以后（上右圖），可以清晰的看到左下角石頭的用筆方向，筆觸最微弱處的筆法和同一種顏料的使用情況也一目了然。結(jié)合兩處光譜曲線比對以及混合顏料的光譜特征還能確定A、B為同一種顏料繪制，但B的底層涂有淡墨，吸收了部分光譜，因此其光譜反射較低。
（2）高光譜技術(shù)快速解析繪畫技法
多數(shù)觀者可能會有這樣的感受，一些繪畫作品視覺感受很好，但又說不出好在哪里。一幅作品的好與不好，除了構(gòu)圖和色彩等因素以外，還體現(xiàn)在繪畫技法上。
上左圖是一幅花鳥畫作品的局部，通過高光譜成像及SAM分類后可以看到，分類圖（上右圖）中的葉片邊緣跟里面是不一樣的，根據(jù)顏料的光譜反射特性和中國畫繪畫特點，推斷此處是在三綠上面覆蓋赭石，最后又覆蓋三綠的混合結(jié)果，這一深藏不漏的繪畫方式很大程度上豐富了視覺層次感。
（3）高光譜技術(shù)清晰展現(xiàn)筆墨軌跡
好的藝術(shù)品往往不流于表象，更注重深層不易被發(fā)現(xiàn)卻又真實存在的細(xì)節(jié)，這也是防止作品被偽造的方式之一。
上面佛教繪畫中菩薩背光處在RGB圖像（左圖）中感覺沉靜而不刻板、勻凈而不失變化，但是畫面中筆的運行痕跡并不明顯，利用MNF處理分析以后（右圖），可以直觀的看到畫家烙印在紙張上的筆墨痕跡，可以更加清晰的看到筆在紙上運行的軌跡。
繪畫作品的鑒賞解讀是了解作品、學(xué)習(xí)繪畫不可或缺的一部分，高光譜成像技術(shù)可以直觀的展現(xiàn)繪畫作品中的細(xì)微隱秘之處，讓解讀繪畫作品變得更加容易，使得探究中國古代經(jīng)典繪畫的筆墨技法這一難題迎刃而解。
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