西安光機(jī)所文化光譜研究團(tuán)隊(duì)的科研人員在三星堆考古現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行高光譜數(shù)據(jù)采集。照片由受訪者提供

　　“沉睡三千年，再醒驚天下?！苯衲?月，一次性“上新” 500余件重要文物的三星堆遺址再次吸引了世人的關(guān)注。

　　“我們參與了此次三星堆遺址發(fā)掘前的高光譜需求調(diào)研和考古專用高光譜成像掃描系統(tǒng)研制、發(fā)掘過程中的坑內(nèi)文物及填土層的連續(xù)光譜數(shù)據(jù)采集、出土文物第一時(shí)間光譜成像采集等工作，并配合考古發(fā)掘、文物保護(hù)與修復(fù)部門，開展多應(yīng)用需求下的研究工作，助力三星堆遺址考古取得新進(jìn)展?！?月25日，西安光機(jī)所光譜成像技術(shù)實(shí)驗(yàn)室文化光譜研究團(tuán)隊(duì)成員、助理研究員唐興佳向記者介紹。

　　截至目前，團(tuán)隊(duì)已獲得3號(hào)坑坑內(nèi)紅外高光譜數(shù)據(jù)、4號(hào)坑坑內(nèi)分層掃描高光譜數(shù)據(jù)、出土金面具的5號(hào)坑坑內(nèi)紅外高光譜數(shù)據(jù)、6號(hào)坑木匣紅外高光譜數(shù)據(jù)以及8號(hào)坑土壤斷層紅外高光譜數(shù)據(jù)等，并得到初步的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。“我們獲取的唯一高光譜成像數(shù)據(jù)及相關(guān)分析結(jié)果，為考古人員研究三星堆遺址祭祀坑形成過程以及對(duì)不同文物的保護(hù)與修復(fù)提供了重要數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐?！碧婆d佳說。

　　西安光機(jī)所文化光譜研究團(tuán)隊(duì)在考古與文物保護(hù)相關(guān)數(shù)字化技術(shù)研究領(lǐng)域積淀頗深，除了用于三星堆考古的原位高光譜掃描成像技術(shù)，還開展了針對(duì)書畫藝術(shù)品鑒定的高清高光譜采集分析系統(tǒng)研究、針對(duì)唐墓壁畫保護(hù)與修復(fù)的高光譜采集分析系統(tǒng)研究等工作。

　　我在三星堆“修”文物

　　“2020年11月底，團(tuán)隊(duì)接到四川相關(guān)單位的邀請(qǐng)，參與三星堆遺址考古工作。但是時(shí)間很緊張，要在1周內(nèi)完成系統(tǒng)的定制化設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作?！碧婆d佳說，“我們用1天時(shí)間進(jìn)行了考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)的勘察和需求采集，連夜返回西安，對(duì)高光譜成像掃描系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨后，我們將設(shè)備所用組件郵寄到四川考古現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝調(diào)試，克服了時(shí)間緊的困難，通過連續(xù)多天的連夜工作，趕在規(guī)定期限內(nèi)順利完成了安裝和調(diào)試?！?/p>

　　唐興佳介紹，西安光機(jī)所文化光譜研究團(tuán)隊(duì)為三星堆考古專門研制了低照度考古高光譜成像掃描系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)坑內(nèi)文物的原位低照度連續(xù)高光譜成像掃描。

　　“不同物質(zhì)吸收光和反射光的強(qiáng)度不同，所以不同物質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)出各自獨(dú)特的光譜特征，系統(tǒng)對(duì)遺跡表面不同物質(zhì)產(chǎn)生的不同特征的肉眼不可見或不可辨光譜信息進(jìn)行捕捉，并用圖譜指紋加以區(qū)分，顯示在電腦屏幕上，這樣遺跡表面上不同物質(zhì)的分布情況就一目了然?！碧婆d佳說。

　　借助高光譜成像掃描系統(tǒng)，研究人員可以對(duì)三星堆考古現(xiàn)場(chǎng)的文物進(jìn)行原位連續(xù)掃描探測(cè)，就像給文物做CT一樣，通過材質(zhì)分類，對(duì)金器、象牙等文物的分布狀態(tài)進(jìn)行記錄，拿到第一手?jǐn)?shù)據(jù)，建立文物圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)，為后期文物修復(fù)與保護(hù)提供幫助。同時(shí)，利用圖像增強(qiáng)、拓?fù)浣５燃夹g(shù)，研究人員還能對(duì)文物進(jìn)行深入研究，從考古角度出發(fā)，挖掘其背后的故事。

　　“以4號(hào)祭祀坑為例，最上面一層是燃燒的灰燼層，灰燼層下面有文物。通過光譜成像技術(shù)對(duì)灰燼層進(jìn)行研究，研究人員可以分析出灰燼是燃燒后倒進(jìn)去的，還是直接在坑內(nèi)燃燒形成的，這對(duì)了解古人祭祀的行為特征具有重要意義。”唐興佳說。

　　相比人工識(shí)別或者傳統(tǒng)掃描儀器，西安光機(jī)所文化光譜研究團(tuán)隊(duì)的高光譜成像掃描系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯，可以使用移動(dòng)或者固定的方式對(duì)文物進(jìn)行掃描，其自主開發(fā)的具有高分辨率的光譜成像儀能高效獲取文物圖譜信息，并通過數(shù)據(jù)分析軟件，進(jìn)行文物數(shù)據(jù)拼接和校正，以及對(duì)文物表面的隱藏信息和材質(zhì)信息進(jìn)行發(fā)掘，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，系統(tǒng)的掃描作業(yè)方式和采用的定制光源，對(duì)文物沒有傷害，可確保文物在發(fā)掘過程中的安全。

　　“從2020年12月到今年5月，我們團(tuán)隊(duì)有8個(gè)人常駐三星堆發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)行兩班倒，在發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)、三星堆博物館和文保基地等輪流作業(yè)。特別是在發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)原位獲取坑內(nèi)文物的光譜成像數(shù)據(jù)信息，第一時(shí)間提供給考古研究人員，為文物的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)決策、發(fā)掘安排提供幫助，并為后續(xù)文物保護(hù)修復(fù)記錄最原始狀態(tài)的光譜數(shù)據(jù)?！碧婆d佳說。

　　發(fā)現(xiàn)韓休墓壁畫的秘密

　　除了三星堆考古專用高光譜成像掃描系統(tǒng)，西安光機(jī)所文化光譜研究團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了唐墓壁畫高光譜采集分析系統(tǒng)，開展了唐朝名相韓休墓室壁畫高光譜數(shù)字化研究工作。

　　“2014年，省考古研究院和陜歷博聯(lián)合對(duì)韓休墓進(jìn)行搶救性發(fā)掘。在對(duì)墓中壁畫進(jìn)行揭取之前，我們?cè)诎l(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)用高光譜成像儀對(duì)全部壁畫畫面內(nèi)容進(jìn)行了高保真記錄，并進(jìn)行了分析研究?！碧婆d佳說。

　　據(jù)介紹，在高光譜圖像中，每一幅圖像都顯示同一場(chǎng)景的不同波長(zhǎng)的圖像，尤其是人眼觀察不到的信息?？蒲腥藛T在對(duì)韓休墓壁畫的研究中發(fā)現(xiàn)，由于近紅外至短波紅外波段的光對(duì)于顏料具有一定的穿透能力，高光譜圖像獲取到了壁畫表層的異常信息，從而“看到”了一些此前并未發(fā)現(xiàn)的秘密。

　　“以韓休墓出土的壁畫《樂舞圖》為例，左側(cè)地毯前的男子可以隱約發(fā)現(xiàn)有改動(dòng)的痕跡，經(jīng)過對(duì)高光譜圖像的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，左側(cè)地毯前的男子處原先畫了一個(gè)小孩，后來被修改成了大人?！碧婆d佳說。在《樂舞圖》中，類似的涂改痕跡還被發(fā)現(xiàn)在右側(cè)地毯，此處有一處疑似被涂改掉的兔子。

　　為什么宰相墓的壁畫中會(huì)有涂改？原先的小孩和后來的成人有什么關(guān)系？高光譜成像儀發(fā)現(xiàn)的秘密讓科研與考古人員感到異常興奮，這也成了保護(hù)韓休墓壁畫本體之外更深層次的研究課題。

　　除此之外，高光譜圖像還可為壁畫修復(fù)提供技術(shù)支撐?！爱?dāng)光照射在顏料上時(shí)，不同波長(zhǎng)的光的反射率是不同的。具有不同元素組成和分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其光譜反射率曲線是有差異的。因此，我們可以根據(jù)高光譜圖像中不同的光譜反射率來準(zhǔn)確識(shí)別壁畫使用的顏料材質(zhì)，用于指導(dǎo)后期修復(fù)工作?！碧婆d佳說。

　　火眼金睛鑒別書畫藝術(shù)品真?zhèn)?/strong>

　　在唐墓壁畫高光譜采集分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，西安光機(jī)所文化光譜研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了書畫藝術(shù)品高清高光譜采集分析系統(tǒng)。這套系統(tǒng)像“火眼金睛”一樣，可以用于鑒別書畫藝術(shù)品的真?zhèn)巍?/p>

　　研究團(tuán)隊(duì)和陜文投集團(tuán)合作，開展了中國(guó)近現(xiàn)代書畫圖譜鑒定分析研究工作。雙方重點(diǎn)對(duì)書畫出入庫(kù)一致性檢測(cè)、近現(xiàn)代典型書畫鑒定技術(shù)開發(fā)等進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)開發(fā)了相關(guān)軟件和硬件，并在齊白石、陸儼少、張大千等近現(xiàn)代書畫作品上完成了測(cè)試驗(yàn)證，取得了較好的應(yīng)用效果。

　　“贗品無法做到材料、技法與真畫完全一致，一定會(huì)露出破綻。我們從書畫作品的局部細(xì)節(jié)、光譜指紋以及全局風(fēng)格三方面入手，對(duì)其印章、題款、畫作墨彩、筆法等進(jìn)行圖譜分析，并綜合書畫作品的顏料、材質(zhì)識(shí)別結(jié)果，通過智能計(jì)算，實(shí)現(xiàn)鑒別書畫作品的真?zhèn)?、年代、作者等信息的目的?！碧婆d佳說。

　　此外，文化光譜研究團(tuán)隊(duì)還多次與秦始皇兵馬俑博物館進(jìn)行技術(shù)交流，探討高光譜成像技術(shù)在兵馬俑發(fā)掘與保護(hù)修復(fù)中的應(yīng)用?！岸嗄陙?，我們團(tuán)隊(duì)主要從事文化光譜研究工作，對(duì)文化光譜研究在考古和文物保護(hù)領(lǐng)域的多學(xué)科交叉融合的重要性深有體會(huì)。雖然我們的工作側(cè)重于專業(yè)技術(shù)，但是了解歷史、地理、生物、環(huán)境等知識(shí)，并掌握如何使用不同光電與理化技術(shù)手段，對(duì)于促進(jìn)文化與科技融合研究十分重要?！碧婆d佳說。

　　“高光譜成像技術(shù)已經(jīng)在文物保護(hù)領(lǐng)域有了初步應(yīng)用，其在文物保護(hù)與修復(fù)、現(xiàn)場(chǎng)考古等領(lǐng)域具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣闊前景，但是從實(shí)驗(yàn)室到挖掘現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用還有較長(zhǎng)的路要走，我們希望能繼續(xù)做好科研工作，摸清規(guī)律，讓高光譜成像技術(shù)發(fā)揮更大作用?！蔽靼补鈾C(jī)所文化光譜研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、副研究員張朋昌說。（記者 霍強(qiáng)）