高光谱相机对文物字迹恢复上的检测方法研究

古籍壁画等文物在长期的自然环境中，尤其是面临高温、高湿、阳光直射等恶劣条件时，墨水与颜料分子容易被氧化，导致色彩黯淡、褪色，甚至墨迹脱落，石板也会受到侵蚀。这些问题不仅影响了文物的美观，更可能对其历史和文化价值造成不可逆的损害。

一、高光谱成像技术

高光谱成像技术作为一种无损检测手段，在文物鉴定和修复领域展现出了巨大的潜力。该技术能够捕获文物表面在连续光谱范围内的反射或透射信息，形成“光谱图像立方体”，其中包含每个像素点的光谱数据和空间位置信息。这使得专家能够准确地分析文物的材料、颜色、纹理等特性，并发现隐藏在表面的微小细节。

二、高光谱相机在文物字迹恢复上的检测应用

1.高光谱成像仪器

选择彩谱高光谱相机FS-23，光谱范围：400-1000nm；光谱分辨率：2.5nm；卤素光源-覆盖光谱范围：400-1000nm

2.测试步骤

（1）在相机默认400-1000nm波段下，对文物石板补光进行拍摄

（2）测试过程如图，将文物石板置于光源后方，调整合适的曝光值，进行拍摄，并对后期数据进行处理

注：室内LED光源无法覆盖红外外波段，需要加卤素光源

3. 开始测试

通过高光谱成像仪器获取文物表面反射率光谱数据通常存在信噪比低，数据稳定性差等问题。因此，需要对数据进行预处理，以提高数据质量。如下图：

4. 实验结果

测试目的为了增强红色字迹，我们选中红色字迹区域看它的一个光谱特征，和其他区域作为对比

可以看到红色字体的反射率特征峰值大约在730nm左右

其他空白区域和红色区近似波段大概在510nm左右

打开彩谱分析软件Figspecstudio使用指数分析功能，自定义指数公式，相当于用红色字体的特征波段值减去近似值再相除它们的相加值，简单来讲就是对红色字迹的信息进行增强，并以图片的形式输出，就可以得到这种效果

三、结论

高光谱成像技术在书画文物修复方面具有显著优势。它可以用于辨别书画文物的隐藏病害、修复痕迹和一些褪色模糊不清的画面内容。同时，高光谱反射光谱还可以用来鉴定颜料和胶结剂的成分，实现颜料和胶结剂的面分布分析，为书画文物的保护修复材料选择和修复效果评估提供参考。

此外，高光谱成像技术在壁画修复中发挥着重要作用。它能够完整且真实地还原色彩与壁画的状态，解决普通相机在不同光源照射下呈现相同颜色的色差问题。同时，高光谱成像仪还具有透视壁画的能力，有助于揭示壁画内部的结构和隐藏的信息。

总的来说，高光谱成像技术为文物修复提供了更多的信息和手段，提高了文物修复的准确性和效率。随着技术的不断发展，高光谱成像技术在文物修复领域的应用将会越来越广泛。