高光譜揭開藝術品的秘密─新穎非破壞性量測方法

高光譜看的比你多‧‧‧

現今有許多不同的技術應用於藝術品的識別、保護及文物修復翻新，例如攝影測量、雷射掃描或各種GIS工具，對於尺寸和結構方面的提供強大的幫助。然而，這些技術並沒有辦法提供光譜資訊，進一步取得材料的特性。高光譜影像可以提供更多關於材料屬性的資訊，透過非破壞性量測的方式獲取數據，再由運算軟體得出結果。

2013年3月，布拉格捷克理工大學(Czech Technical University in Prague) 與 Headwall Photonics, Inc. 合作進行一項新穎非破壞性量測文藝品的計畫，歷時四年完成材料和化學成分、損壞診斷、繪畫條件、圖像和整體結構分析。列舉其中一項畫作如下：

The Interieour of the Mill (David Ternier, 1633)

David Ternier 除了是大公爵利奧波德威廉(Archduke Leopold Wilhelm)的著名宮廷畫家，他還被任命為當時照片收藏的保管人，並且最終成為布魯塞爾美術學院(Brussels Academy of Fine Arts )和安特衛普藝術學院(Antwerp)的主要成員。

畫作 “The Interieour of the Mill”

細看畫作左下方的容器和磨坊的工作台(左圖)，從高光譜圖像(R= 629.93nm；G= 529.89nm；B= 449.87nm)導出的RGB合成圖像(右圖)，可以看到David Ternier對容器做了一些修正，原本是畫得比較小(深紫色部分)，在作畫後期才將尺寸放大。

高光譜讓收藏品更有價值‧‧‧

學術界或是博物館文物保存專業人員會盡可能地了解他們所關心的寶藏，而這些珍品的範圍從文物、繪畫、文件到地圖等。光譜學可以看到畫作上是否有化學顏料簽名？可能的隱藏畫作？高光譜成像可以幫助這些專家了解作品起源、年代、材料和其他特徵。

• 褪色過於嚴重或是隱藏的訊息 – 文字或簽名
• 化學簽名修復檢測
• 追蹤文藝品的化學改變
• 確定原材料特性並進行適當的修復工作
• 評估原著色和色素沉著程度

上圖：Headwall主辦的收藏品高光譜成像研討會(於倫敦自然歷史博物館舉辦)

下圖：Headwall系統應用工程師的Kwok Wong先生於波士頓的美術館拍攝的瑪雅花瓶

Headwall提供VNIR(可見/近紅外光波段)標準配件讓與會者可以直接親眼看到如何使用光譜科學來進一步保存和分析工作。

一般而言，大家最關心VNIR(380-1000nm)和SWIR(950-2500；短波長紅外光)範圍內的成像。VNIR和SWIR中的成像技術為文化遺產提供了許多重要和有趣的應用，因為這種成像技術可以更全面地表現整個視野。自20世紀90年代中期以來，VNIR中的成像技術一直用於文本和繪畫。對於文本的應用通常是內容，例如 閱讀Palimpsests和褪色或損壞的文本和地圖。對於藝術品而言則是顏色和顏料。

高光譜的工作流程是收集完圖像數據，然後將這些有價值的訊息組裝成一個”datacube”，在這個數據集中包含所有空間和光譜的訊息。