一、高光譜成像技術(shù)簡介

高光譜成像技術(shù)是一種集成了光譜學、圖像處理和機器學習等技術(shù)的先進技術(shù)。該技術(shù)通過捕獲目標物的光譜反射和發(fā)射信息，可以獲得目標物的化學成分、物理結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)等多方面的詳細信息。因此，高光譜成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。近年來，該技術(shù)在文物保護領(lǐng)域中也得到了越來越多的應(yīng)用。

二、高光譜成像技術(shù)在故宮博物院書畫文物保護中的應(yīng)用

高光譜成像技術(shù)用于故宮博物院書畫文物保護的主要應(yīng)用及優(yōu)勢包括：

1.分析文字信息：高光譜成像技術(shù)可以幫助增強故宮書畫文物上的文字信息，以便進行深入研究。

2.識別隱藏病害：通過高光譜成像技術(shù)，可以辨別書畫文物的隱藏病害，為繪畫工藝研究提供幫助。

3.提取底稿線：高光譜成像技術(shù)在文字信息增強、隱藏信息提取等方面有優(yōu)勢，有助于提取故宮書畫文物底稿線。

4.分析顏料：高光譜成像技術(shù)可以幫助分析故宮書畫文物所用的顏料，從而為書畫文物的保護修復(fù)材料選擇和修復(fù)效果評估提供幫助。

5.褪色模糊不清的畫面內(nèi)容：高光譜成像技術(shù)可以幫助辨別褪色模糊不清的畫面內(nèi)容，從而提高故宮書畫文物修復(fù)的質(zhì)量。

三、高光譜成像技術(shù)用于故宮博物院書畫文物保護

本研究應(yīng)用了900-1700nm的高光譜相機，可采用廣東賽斯拜克科技有限公司產(chǎn)品SC250進行相關(guān)研究。SINESPECSCX系列成像高光譜相機采用高衍射效率的透射式光柵分光模組與高靈敏度面陣列相機、結(jié)合內(nèi)置掃描成像及輔助攝像頭技術(shù)，解決了傳統(tǒng)高光譜相機需外接推掃成像機構(gòu)及調(diào)焦復(fù)雜等難以操作的問題?？膳c標準C接口的成像鏡頭或顯微鏡直接集成，實現(xiàn)光譜影像的快速采集。

中國是歷史悠久的文明古國在漫長的歲月中，中華民族創(chuàng)造了豐富多彩，彌足珍貴的文化遺產(chǎn)。文化遺產(chǎn)是歷史與社會發(fā)展的見證是文化認同的標志 是提高創(chuàng)新能力的源泉 是體現(xiàn)國家文化軟實力的不可再生的重要物質(zhì)資源，同時也是調(diào)結(jié)構(gòu)促發(fā)展、培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè) 實現(xiàn)經(jīng)濟社會全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性資源。故宮博物院擁有180萬件（套）文物 其中13萬件書畫類文物 ，是國內(nèi)珍貴書畫文物最集中的博物館。目前 故宮博物院書畫文物保護主要依賴于傳統(tǒng)書畫裝裱修復(fù)技藝 缺乏全面科學系統(tǒng)的材質(zhì)與工藝分析。這是因為書畫文物較脆弱，且難以進行取樣工作。要對書畫文物進行科學分析 既要使用無損的分析方法 漢要保證分析方法的效率。因為書畫文物尺幅一般較大 如果只對局部點進行分析 可能會錯過重要的信息 所以最好的分析方法是對書畫文物進行整體分析 因此必須保證分析方法具有足夠高的效率。

　　高光譜成像技術(shù)是目前最為安全、不易受檢測對象和檢測環(huán)境限制的無損檢測新技術(shù)之一。高光譜成像技術(shù)能在紫外、可見光、紅外的電磁波段獲取許多非常窄波段的圖像數(shù)據(jù)，即為每個像元提供數(shù)十到數(shù)百個波段的光譜信息，組成一條完整且連續(xù)的光譜曲線 這些曲線可以用來定量分析觀測對象的屬性。相較于便攜式X射線熒光光譜、拉曼光譜等無損分析方法高光譜具有更高的效率。因為高光譜成像技術(shù)可以同時大幅面獲得圖像和反射光譜 并且速度很快。對于書畫文物 高光譜圖像信息有助于彩繪文物的病害調(diào)查，可以用來辨別書畫文物的隱藏病害、修復(fù)痕跡和一些褪色模糊不清的畫面內(nèi)容；高光譜反射光譜可以用來鑒定顏料和膠結(jié)劑的成分 將反射光譜和圖像結(jié)合還可以實現(xiàn)顏料和膠結(jié)劑的面分布分析。將此技術(shù)用于書畫文物的保護 不僅能夠深度了解文物病害程度，為繪畫工藝研究提供幫助 更重要的是能夠為書畫文物的保護修復(fù)材料選擇和修復(fù)效果評估提供參考。

　　本研究歸納總結(jié)了目前國內(nèi)外高光譜成像技術(shù)在文物保護方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，并利用研發(fā)的高光譜成像系統(tǒng)對部分故宮博物院館藏書畫文物進行高光譜掃描成像分析。通過獲取文物的高空間分辨率、高光譜分辨率的成像數(shù)據(jù)，進行文字信息增強、隱藏信息提取、底稿線提取、顏料分析等多方面應(yīng)用研究。結(jié)果表明 高光譜成像技術(shù)特別是短波紅外波段 不僅可以有效增強印章的文字信息 發(fā)現(xiàn)書畫作品的涂改與涂沫痕跡，而且對于底稿線等線描特征的提取有著非常好的效果，并能有效地對書畫文物所使用的礦物顏料進行識別與分類。

　　高光譜成像技術(shù)為文物科技工作帶來新的有效的技術(shù)途徑 將在文物數(shù)字化存檔、文物診斷、文物修復(fù)等方面發(fā)揮重要作用，推動文物科技工作的發(fā)展。鑒于目前國內(nèi)使用高光譜成像技術(shù)分析文物的效率較低 每次成像面積較小只能分析文物的局部，為了提高高光譜成像技術(shù)分析書畫文物的效率 ，故宮博物院與中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所合作開發(fā)了一套專門用于書畫文物的高光譜成像自動掃描拼接系統(tǒng)，包括400~2000nm波段范圍的成像光譜系統(tǒng)、全自動光機掃描平臺、數(shù)據(jù)采集控制和掃描平臺控制軟件，以及數(shù)據(jù)分析軟件。高光譜成像自動掃描拼接系統(tǒng)可以實現(xiàn)高光譜數(shù)據(jù)的自動采集和拼接 特別適用于書畫的整體分析。

高光譜成像技術(shù)在故宮博物院書畫文物保護中的應(yīng)用，不僅提供了對文物無損檢測的可能性，還實現(xiàn)了對文物微觀信息的獲取和分析。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于文物的預(yù)防性保護和修復(fù)，也為我國文物保護事業(yè)的發(fā)展提供了新的動力。未來，我們期待看到更多先進的技術(shù)在文物保護領(lǐng)域中得到應(yīng)用，為人類的文化遺產(chǎn)保護做出更大的貢獻。