我國是一個具有五千年曆史的文明古國，留下了許多古書畫文物，然而古書畫所用材料大多為絹和紙，質地纖薄、年代久遠、容易破損掉色，這些珍貴的文物也難擋歲月的“摧殘”，變得“面目全非”。
故宮
在政策的推動下，近年來我國文物修復工作取得了明顯突破，一批質量上乘的科學分析儀器被運用到了修復工作中。高光譜成像技術是目前最為安全、不易受檢測對象和檢測環境限制的無損檢測新技術之一，在文物修復過程中發揮著越來越重要的作用。
紀錄片《我在故宮修文物》
看過紀錄片《我在故宮修文物》的觀眾或許會對如下場景有印象：技術人員用一臺儀器掃描古字畫，掃描信息經過專業處理後，文物修復專家就能發現字畫上肉眼看不見的信息，甚至還能分析出繪畫技法和當使用的顏料。
中科譜光團隊研發的高光譜掃描儀
這臺神奇的儀器就是高光譜掃描儀，中科譜光研發團隊給故宮文物醫院做了一臺目前世界上最大的一臺針對文物檢測的文物高光譜掃描成像系統（HS-VSR-C），它掃描的幅面可以達到2m×2m，包括高光譜掃描成像儀和文物高光譜圖像分析軟件，系統可以獲取超高分辨率的可見光-近紅外和短波紅外光譜區間的光譜與圖像一體數據，並同時將兩個光譜圖展示在顯示屏上。
成像光譜儀原理
文物高光譜掃描成像系統
這臺儀器通過對壁畫或其它文物的掃描，可以發現人眼看不見的一些信息，掃描後的數據被儲存到工作站中，通過一套專門為故宮博物院研發的文物高光譜數據處理軟件，自動將掃描的畫作拼接成一幅幅完整圖像，通過對不同物質光譜曲線的分析，文物中使用的顏料、礦物成分，在畫作上的分佈情況、使用濃度，以及創作工具；是否進行過塗改、修補等信息，一目瞭然。
文物高光譜掃描成像系統在文物研究中的應用
（1）印章信息提取
利用文物高光譜成像系統，獲得印章的高光譜影像，通過波段運算、色彩融合等技術，將原本不能分辨的“慈禧皇太后之寶”印章的圖案提取出來。
《慈禧書佛字匾》印章提取流程
（2）墨書信息提取
有2000多年曆史的定陶黃腸題湊，但由於木材遭受腐蝕，變色發黑嚴重，並且表面被殘留汙染物及鹽霜覆蓋，憑肉眼難以清晰辨認字跡。
經短波紅外系統掃描成像後，由於木材和碳黑的反射率不同，可以區分木料與墨書，為了識別文字信息，利用光譜分析技術對圖像進行處理，墨書信息變得清晰可見。
墨書信息提取
（3）塗抹信息提取
下圖原定名“清人畫顒琰萬壽圖”，專家通過圖像對比，結合歷史檔案，分析論證該圖實為《崇慶皇太后八旬萬壽圖》，是故宮博物館收藏的故6541號文物。
當採用可見近紅外高光譜成像系統掃描成像，可以發現畫作的局部塗改痕跡。
《崇慶皇太后八旬萬壽圖》
高光譜影像不同的波段可以顯示不同的信息，如下圖（a）～（c）分別是453nm，980nm，1302nm三個波長的影像，通過觀察發現，在人像的帽子上方有一圈塗改的痕跡，並且各個波長影像所展示的塗改痕跡不同。下圖（d）為690nm，514nm以及453nm三個波長影像進行假彩色合成的影像，可以看出塗改痕跡更加明顯。
局部塗改痕跡
（4）顏料提取
通過提取石青顏料的光譜，再進行光譜匹配，可以發現圖中藏青色衣服部分、凳子的下襬部分，以及右上角綵帶的局部，都是石青顏料。
石青顏料提取結果
（5）底稿線提取
想知道一幅畫的創作過程，就需要提取底稿線，由於短波紅外可以穿透很多礦物顏料，並且對墨有強烈的吸收效應，因此可以利用高光譜短波紅外波段提取書畫文物的底稿線。下圖（a）～（d）為短波紅外成像光譜數據，下圖（e）是1804nm的短波紅外影像，利用密度分割方法，得到的線描提取結果，結果非常清晰。
不同短波下線描提取圖像
（6）唐卡繪畫作品判斷真假
唐卡是藏族文化中一種獨具特色的繪畫藝術形式，由於繪畫顏料全部採用金、銀、珍珠 瑪瑙、孔雀石、硃砂等珍貴的礦物寶石，以及藏紅花、大黃、藍靛等植物為顏料，作品色澤鮮豔，璀璨奪目，歷經幾百年的歲月，仍然色澤豔麗明亮。唐卡作品的鑑定其實並不複雜，只要對畫作中礦物顏料的光譜進行檢測，就能夠判斷出真假。
下圖的這臺高光譜檢測儀與故宮文物醫院的那臺高光譜掃描儀相比，無論大小還是體量都相去甚遠，中科譜光研發團隊可以根據不同的用途，他們設計不同尺寸、大小的檢測儀，功能和效果完全一樣。
高光譜檢測儀檢測唐卡繪畫作品
用高光譜掃描儀就能夠檢測出礦物顏料的成分，從而判斷出唐卡作品是否由天然顏料繪製、並由此鑑定出唐卡作品的真假，這對於收藏愛好者來說，無疑在經驗判斷的基礎上又增加了一種科學途徑。
文物高光譜掃描成像系統應用前景
文物高光譜掃描成像系統（HS-VSR-C）是專門為文物鑑定和保護提供光譜數據服務的專用設備，包括高光譜掃描成像儀和文物高光譜圖像分析軟件，可對郵幣卡、字畫等進行高光譜掃描成像，獲取超高分辨率的可見、近紅外和短波紅外光譜區間的光譜與圖像一體的數據，為郵幣卡、字畫等的鑑別和數字化存檔提供高科技支撐。
總結
高光譜成像技術在文物領域，尤其是繪畫藝術品的收藏和鑑定等，能夠提供非接觸無損探測技術手段，高光譜分析技術不損害文物本體，能幫助修復專家瞭解古書畫的顏料組成、繪畫技法、甚至能及早發現書畫潛在的病害，為文物修復提供精準信息，開拓了高光譜成像技術在其他領域的應用。
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