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基于高光谱成像技术的文物颜料研究

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本研究应用了400-1000nm的高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS23进行相关研究。FigSpec®系列成像高光谱相机采用高衍射效率的透射式光栅分光模组与高灵敏度面阵列相机、结合内置扫描成像及辅助摄像头技术,解决了传统高光谱相机需外接推扫成像机构及调焦复杂等难以操作的问题。可与标准C接口的成像镜头或显微镜直接集成,实现光谱影像的快速采集。

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中国是一个有五千年文明古国。在漫长的历史中,人们将这些文化文明保留在大量的字画和壁画中,并向当代和后代展示它们的美和价值。在这些丰富的字画和壁画中,五彩缤纷的色彩是人们赋予自己想象力和大胆创造的素材。通过使用不同的颜料和不同的技巧,可以生动地展示这个丰富多彩的色彩空间。如果说绘画题材是绘画和壁画的精神源泉,那么丰富的颜料就是绘画和壁画的强大物质支撑。古代颜料的研究和鉴定是研究古代文明发展的过程。不同朝代和地区对颜料的使用密切相关,不断发展。从颜料的材质鉴定可以推断文物的年代,从不同文物之间颜料的使用和变化可以推断朝代的更替和地区的发展。本文利用高光谱成像技术对古代颜料进行无损鉴定。利用高光谱相机采集字画和壁画的数据,利用光谱数据库和光谱匹配技术对颜料进行无损鉴定。

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本文的出发点是利用高光谱技术(反射光谱技术)对我国古代文物(壁画、字画等含有颜料的文物)中的颜料进行分析研究,以期找到合适的规律和方法,实现反射光谱对颜料的无损鉴别。国内外利用高光谱相机研究文物的资料有限,因此本文在自己的探索过程中完成了一系列的工作和实验。其中,对高光谱相机采集过程中会影响光谱数据质量的因素进行了研究,发现仪器的曝光时间会影响数据质量,因此在数据采集过程中曝光时间不应低于某个值。其次,发现光强会影响数据质量,但不可忽视。最后发现数据采集过程中的对焦功能只是为了保证图像的清晰度,并不会影响校正后的光谱数据。仪器的噪声检测是为了验证仪器的性能,进而加快采集效率而进行的研究。结果表明,仪器性能稳定,只需一个工作站采集一次暗电流数据。

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