数字和光学成像等技术提升文物保护水平

近日，在西安明城墙和平门外侧环城公园里的一块开阔地带，西安建筑科技大学王慧琴教授团队的师生正操控着无人机，按照预先划分好的区块，给城墙密密实实的做“体检”。

这项工作他们已经持续了好几个月。这些数以千计的影像资料数据库，将为后期城墙病害的预防和处置提供重要依据。

2023年，该创新团队在天津蓟州独乐寺壁画保护修复项目中已取得了显著成果。独乐寺壁画作为拥有千年历史的艺术瑰宝，长期面临着色彩褪色、细节模糊等保护难题。面对这一挑战，王慧琴团队将这一珍贵壁画完整地数字化并“搬”进电脑中，他们设计了一套详尽的数字摄影采集方案，并运用多光谱成像设备进行了高精度拍摄。通过图像配准技术和深度学习算法，解决了上千幅分镜头成像数据的拼接问题，实现了大尺度壁画的高精度数字化。同时成功实现了对壁画颜料种类、病害情况以及隐藏历史信息的精确识别，为壁画的保护和修复提供了科学依据。

 壁画多光谱成像场景。

 独乐寺东墙原始壁画。

                                                独乐寺东墙壁画分镜头。

独乐寺东墙壁画近红外多光谱成像数据。

在壁画多光谱图像数据的完整性得到保障的基础上，该团队进一步开展了文物线稿提取、隐藏信息发现等研究工作。通过多光谱成像技术，团队成功完成了线稿虚拟提取并获取了壁画颜料在不同波段下的光谱信息。这些信息不仅揭示了中国古代壁画绘画技法风格，还快速识别出了部分古代彩绘文物常用颜料，为独乐寺壁画及观音保护修复工程提供了有力支持。

独乐寺南墙壁画全幅颜料分类识别效果。图片均由研究团队提供

近年来，王慧琴教授团队在文物检测分析、保护修复等方面成效显著。团队联合中国社科院考古所、陕西省文物保护研究院等专业单位，编写了《馆藏墓室壁画数字修复技术》等著作，并申请了20余项专利。同时，该团队还参与了多项国家级文物保护项目，如汉长安城未央宫出土骨签的整理与研究、石窟文物本体风化病害评估系统及保护技术研究等，为文物保护提供了重要的科学依据。

据介绍，他们还将在文物智能探测与无人巡检方向开展研究，逐步实现文物的多维、多元信息组织、知识发现与认知驱动，最终完成数字化保护从同平台到多平台技术的跨越，提升国家文物保护、展示与利用的重大需求。